JP2003526768A - Handheld sensing device - Google Patents

Handheld sensing device

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JP2003526768A JP2000537049A JP2000537049A JP2003526768A JP 2003526768 A JP2003526768 A JP 2003526768A JP 2000537049 A JP2000537049 A JP 2000537049A JP 2000537049 A JP2000537049 A JP 2000537049A JP 2003526768 A JP2003526768 A JP 2003526768A
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sensor module
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vapor
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シュタインタール,エム.グレゴリー
ケー. ベーア,クリストファー
ケー. ナカヤマ,ロバート
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サイラノ サイエンシズ,インコーポレイティド
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Abstract

(57)【要約】 取り扱いに際して十分に小型・軽量であり、幅広い指定蒸気の存在および濃度を感知するため便利に適合できるようモジュール化した蒸気感知装置。この装置は、試料室および試料室内またはこれに隣接して解放可能に保持されたチップ上の複数のセンサを組みこんだセンサモジュールを使ってこれら利点を提供する。任意により、センサモジュールは装置に形成されたソケットに解放可能に挿入するよう構成できる。蒸気は試料室を通過するよう向けられ、ここでセンサがそれぞれに対応する電気信号の異なる組み合わせを発する。センサモジュールのセンサは隣接する蒸気の同一性および濃度に従って変化する抵抗を有する化学的感知レジスタの形式を取ることができる。これら化学的感知レジスタは、各化学感知レジスタについてアナログ信号が確立されるようそれぞれ基準電圧と地面の間に基準レジスタと直列に接続することができる。その結果得られるアナログ信号をアナログ・デジタル・コンバータに与え、対応するデジタル信号を生成する。これらデジタル信号を蒸気同定のため適切に分析する。 (57) [Summary] A vapor sensing device that is sufficiently small and lightweight for handling, and that can be conveniently adapted to detect the presence and concentration of a wide range of specified steam. The device provides these advantages using a sensor module that incorporates a plurality of sensors on a chip that is releasably held in or adjacent to the sample chamber and the sample chamber. Optionally, the sensor module can be configured to releasably insert into a socket formed in the device. The vapor is directed through the sample chamber, where the sensors emit different combinations of their corresponding electrical signals. The sensors of the sensor module may take the form of a chemical sensing resistor having a resistance that varies according to the identity and concentration of adjacent vapors. These chemical sensing registers can be connected in series with the reference register between the respective reference voltage and ground so that an analog signal is established for each chemical sensing register. The resulting analog signal is provided to an analog to digital converter to generate a corresponding digital signal. These digital signals are appropriately analyzed for vapor identification.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 関連出願への相互参照 本願は、1998年3月20日に出願された米国特許出願第09/045,2
37号の一部継続である1998年10月23日に出願された米国特許出願第0
9/178,443号の一部継続である。本願はまた、1998年8月27日に
出願された米国特許出願第09/141,847号の一部継続である。本願はさ
らに、1999年3月3日に出願された「電子ノーズ装置」というタイトルの米
国仮出願第 号の利益を主張する。これら出願全体は本願と一体のものとして参
照される。 発明の背景 本発明は、ポータブル感知装置を使ったアナライト(被検体)の検出および同
定に関する。より詳しくは、本発明はポータブル手持ち式電子ノーズ(eノーズ
)装置に関する。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application describes US patent application Ser. No. 09 / 045,2, filed Mar. 20, 1998.
No. 0, filed October 23, 1998, which is a continuation of 37
This is a partial continuation of 9 / 178,443. This application is also a continuation in part of US patent application Ser. No. 09 / 141,847 filed August 27, 1998. The present application further claims the benefit of US Provisional Application No. “Electronic Nose Device” filed March 3,1999. The entirety of these applications are referenced as an integral part of this application. BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to analyte detection and identification using portable sensing devices. More particularly, this invention relates to portable handheld electronic nose devices.

【0002】 電子ノーズは、蒸気または気体、溶液および固体中の化学的アナライトの検出
に用いる計器である。場合により、電子ノーズは哺乳類の臭覚系のシミュレーシ
ョンに用いられる。一般に、電子ノーズはパターン認識アルゴリズムと共に用い
るセンサアレイを有するシステムである。蒸気またはガスの独自のパターンまた
は指紋を生成する化学的センサの組み合わせを使って、認識アルゴリズムが対象
のアナライトを同定および/または定量化する。そのため、電子ノーズは未知の
化学的アナライト、臭いおよび蒸気を認識することができる。
Electronic noses are instruments used for the detection of chemical analytes in vapors or gases, solutions and solids. In some cases, electronic noses are used to simulate the mammalian olfactory system. Generally, an electronic nose is a system with a sensor array for use with pattern recognition algorithms. A recognition algorithm identifies and / or quantifies the analyte of interest using a combination of chemical sensors that produce a unique pattern of vapor or gas or fingerprints. Therefore, the electronic nose can recognize unknown chemical analytes, odors and vapors.

【0003】 実際には、電子ノーズは臭いや蒸気などの物質を与えられ、センサが物質の入
力を電気的応答などの応答に変換する。次いで、この応答を以前に保存された既
知の応答と比較する。未知の物質独自の化学的署名を既知の物質の「署名」と比
較することで、未知のアナライトを決定できる。電子ノーズに様々なセンサを使
って各種クラスの気体および臭いに応答することができる。
In practice, the electronic nose is given a substance such as odor or vapor, and the sensor converts the input of the substance into a response such as an electrical response. This response is then compared to the previously saved known response. The unknown analyte can be determined by comparing the chemical signature of the unknown substance with the “signature” of the known substance. Different sensors can be used on the electronic nose to respond to different classes of gases and odors.

【0004】 電子ノーズには、環境的毒物学および改善、微生物分類または検知等の生物医
学、材料品質管理、食品および農業製品モニタ、重工業製造、大気監視、労働者
保護、排出管理、製品品質試験を限定せずに含む幅広い商業利用が可能である。
これら用途の多くは、用途が現場であるか、大型の実験用デスクトップモデルに
アクセス不可能であるため、ポータブル装置を必要とする。従来は、電子ノーズ
の大半が現場やパイロットプラントで用いることのできない大型でかさばる実験
用モデルだった。利用可能であれば、ポータブルまたは手持ち式装置はパイロッ
トプラントおよび現場に必要なポータブル性を提供することになる。残念ながら
、これまで開発されたポータブル化学検出器は、幅広い受け入れを阻む多くの限
界があった。
Electronic noses include environmental toxicology and remediation, biomedical such as microbial classification or detection, material quality control, food and agricultural product monitors, heavy industry manufacturing, atmospheric monitoring, worker protection, emission control, product quality testing. It can be used for a wide range of commercial purposes including, without limitation.
Many of these applications require portable devices because they are in-situ or inaccessible to large experimental desktop models. Traditionally, most electronic noses have been large, bulky experimental models that cannot be used in the field or in pilot plants. If available, portable or handheld devices will provide the required portability to pilot plants and sites. Unfortunately, the portable chemical detectors developed to date have many limitations that prevent wide acceptance.

【0005】 たとえば、Neel他に発行された米国特許第5,356,594号は、逃亡
者排出物検出用に設計されたポータブルの揮発性有機物モニタシステムを開示す
る。この装置は、排出場所を概括するバーコード・リーダを含む。この装置には
、イオン化ガスに応答する1つのセンサが含まれるが、装置は揮発性化合物の量
(すなわち濃度)しか検出しない。この装置は揮発性有機化合物を同定すること
はできない。そのため、この装置は蒸気量記録器であり、ポータブル電子ノーズ
ではない。そのため、ユーザは定量化する蒸気の同一性を知らなければならず、
あるいはこの情報を他の場所に保存しなければならない。
For example, US Pat. No. 5,356,594 issued to Neel et al. Discloses a portable volatile organic monitoring system designed for fugitive emissions detection. The device includes a bar code reader that outlines the discharge location. The device includes one sensor responsive to ionized gas, but the device only detects the amount (ie concentration) of volatile compounds. This device cannot identify volatile organic compounds. As such, this device is a vapor volume recorder, not a portable electronic nose. Therefore, the user must know the identity of the vapor to be quantified,
Or this information must be stored elsewhere.

【0006】 ポータブル装置のもう1つの例がStetterに発行された米国特許第4,
818,348号に開示される。このポータブル装置は前の例よりも高度だが、
やはり多くの限界がある。この場合、この装置はガスまたは蒸気を同定すること
ができるが、センサの構造的限界のため用途は極めて限られる。アレイを構成す
るセンサは恒久的に固定されているため、装置が同定できるアナライトおよびガ
スの数は非常に少ない。さらに、同定するアナライトまたは蒸気が異なる量でア
レイの各センサと干渉するため、装置の再現性と安定性が非常に限定される。こ
のような限界は、未知の物質の同定において装置の精度に影響する。
Another example of a portable device is US Pat. No. 4, issued to Stetter.
No. 818,348. This portable device is more advanced than the previous example,
After all, there are many limitations. In this case, the device can identify gases or vapors, but its application is quite limited due to the structural limitations of the sensor. Since the sensors that make up the array are permanently fixed, the device can identify very few analytes and gases. Moreover, the reproducibility and stability of the device is very limited because the analytes or vapors that identify interfere with each sensor of the array in different amounts. Such limits affect the accuracy of the device in identifying unknown substances.

【0007】 前記観点から、ポータブルで場合によっては手持ち式である電子ノーズに対す
るニーズが当業界に残る。さらに、幅広い用途に有益で幅広い気体、アナライト
および流体に正確に対応できる装置が必要とされる。多様性が高く、安定してい
て幅広い業界およびユーザのニーズを満たす蒸気感知装置が必要である。本発明
はこれらおよび他のニーズを満たす。
In view of the foregoing, there remains a need in the art for a portable and sometimes hand-held electronic nose. In addition, there is a need for a device that is versatile and can accurately accommodate a wide range of gases, analytes and fluids. What is needed is a vapor sensing device that is highly versatile, stable, and meets the needs of a wide range of industries and users. The present invention meets these and other needs.

【0008】 発明の概要 本発明は全体として感知装置(電子ノーズまたはeノーズ装置とも称する)に
関する。この装置はコンパクトで、ある実施例においては手持ち式装置として構
成される。このeノーズ装置を使って、蒸気、液体、気体、固体その他の媒体中
の1個以上のアナライトを測定、同定(検出および/または分類)または定量化
することができる。このeノーズ装置の実施例には、少なくとも2個のセンサ(
すなわちセンサのアレイ)を含み、他の実施例ではアレイに約2個から約200
個のセンサ、望ましくは約4個から約50個のセンサがアレイにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates generally to sensing devices (also referred to as electronic nose or e-nose devices). The device is compact and, in some embodiments, configured as a handheld device. The e-nose device can be used to measure, identify (detect and / or classify) or quantify one or more analytes in a vapor, liquid, gas, solid or other medium. This e-nose device embodiment includes at least two sensors (
Ie, an array of sensors), and in other embodiments from about 2 to about 200 in the array.
There are 4 sensors, preferably about 4 to about 50 sensors in the array.

【0009】 このeノーズ装置は多様性があり、各種業界の幅広い用途のニーズを満たす。
ある実施例では、この装置は各種機能を持つスリムな手持ち式ポータブル装置と
して設計される。他の実施例では、この装置はフル機能を持つポータブルフィー
ルドツールとして設計される。このeノーズ装置は一般に試料を処理してデータ
を報告するための内部プロセッサを含む。オプションにより、この装置はパーソ
ナルコンピュータ等のコンピュータに接続してセットアップおよび高度機能にア
クセスし、データファイルを伝送することができる。
This e-nose device is versatile and meets the needs of a wide range of applications in various industries.
In one embodiment, the device is designed as a slim handheld portable device with various features. In another embodiment, the device is designed as a full-featured portable field tool. The e-nose device typically includes an internal processor for processing the sample and reporting the data. Optionally, the device can be connected to a computer, such as a personal computer, to access setup and advanced features and to transfer data files.

【0010】 ある実施例では、eノーズ装置の部分は必要に応じて取り付け、スワップ、交
換の可能なモジュール内に配置される。例えば、センサモジュール、サンプリン
グ棒またはノーズ、バッテリパック、フィルタ、エレクトロニクス、その他コン
ポーネントを以下に述べるようにモジュール化することができる。このモジュー
ル設計により有用性が増し、性能が強化され、コストが下がり、従来のeノーズ
装置にない柔軟性その他利点が追加される。
In one embodiment, portions of the e-nose device are located in modules that can be mounted, swapped, and replaced as needed. For example, sensor modules, sampling rods or noses, battery packs, filters, electronics, and other components can be modularized as described below. This modular design increases usability, enhances performance, lowers cost, and adds flexibility and other advantages not found in conventional e-nose devices.

【0011】 本発明のある実施例は、ハウジング、センサモジュール、試料室および分析器
を含む手持ち式感知装置を提供する。センサモジュールと分析器はハウジングに
取り付けられる。センサモジュールは、試験試料中に存在するアナライトの測定
、同定(検出および/または分類等)、または定量化に用いることのできる異な
る特性または署名応答を提供する少なくとも2個のセンサを含む。試料室は、ハ
ウジングまたはセンサモジュール、またはその両方により画定され、入口ポート
と出口ポートが組み込まれる。センサは試料室内またはこれに隣接して配置され
る。分析器は、センサからの特定の応答を分析し、特定の応答に基づき試験試料
内のアナライトを同定または定量化するよう構成される。 上記実施例の変更例では、手持ち式感知装置のハウジングはソケットを含み、
センサモジュールはハウジングのソケットに取り外し可能に取り付けられる。こ
の実施例では、センサモジュールは1個以上のセンサを含むことができる。
One embodiment of the present invention provides a handheld sensing device that includes a housing, a sensor module, a sample chamber and an analyzer. The sensor module and analyzer are mounted in the housing. The sensor module includes at least two sensors that provide different characteristics or signature responses that can be used to measure, identify (such as detect and / or classify), or quantify the analytes present in the test sample. The sample chamber is defined by the housing, the sensor module, or both, and incorporates an inlet port and an outlet port. The sensor is located in or adjacent to the sample chamber. The analyzer is configured to analyze a particular response from the sensor and identify or quantify the analyte in the test sample based on the particular response. In a variation of the above embodiment, the housing of the handheld sensing device includes a socket,
The sensor module is removably mounted in the socket of the housing. In this example, the sensor module may include one or more sensors.

【0012】 本発明の別の実施例は、感知装置と共に使用するよう構成されたセンサモジュ
ールを提供する。センサモジュールはソケットを画定するハウジング内に配置さ
れる。センサモジュールは、ケーシング、試料室、入口ポート、出口ポート、少
なくとも2個のセンサ、および電気コネクタを含む。ケーシングは、感知装置の
ソケットに受けられるサイズに構成される。入口ポートは、センサモジュールが
ソケットに受けられたとき、感知装置のポート接続部と解放可能に係合可能であ
るよう構成される。入口ポートは感知装置から試験試料を受け、試験試料を試料
室に向ける。出口ポートは、試料室から試験試料を放出するよう構成される。セ
ンサは、試料室内またはこれに隣接して位置し、試料室内にある1個以上のアナ
ライトに曝されたとき、異なる応答を出すよう構成される。電気コネクタは、セ
ンサモジュールがソケットに受けられたとき、感知装置の接合する電気コネクタ
と解放可能に係合可能であるよう構成される。電気コネクタはセンサから感知装
置に特性信号を送る。
Another embodiment of the invention provides a sensor module configured for use with a sensing device. The sensor module is located within the housing that defines the socket. The sensor module includes a casing, a sample chamber, an inlet port, an outlet port, at least two sensors, and an electrical connector. The casing is sized to be received in the socket of the sensing device. The inlet port is configured to be releasably engageable with the port connection of the sensing device when the sensor module is received in the socket. The inlet port receives the test sample from the sensing device and directs the test sample into the sample chamber. The outlet port is configured to discharge the test sample from the sample chamber. The sensor is located at or adjacent to the sample chamber and is configured to give different responses when exposed to one or more analytes within the sample chamber. The electrical connector is configured to be releasably engageable with the mating electrical connector of the sensing device when the sensor module is received in the socket. The electrical connector sends a characteristic signal from the sensor to the sensing device.

【0013】 本発明のさらに別の実施例は、試料室内の1個以上のアナライトの濃度を測定
するための手持ち式感知装置を提供する。感知装置は、2個以上の化学的感知レ
ジスタ、調整回路、アナログ・デジタル・コンバータ(ADC)、および分析器
を含む。化学的感知レジスタはそれぞれ試料室内の1個以上のアナライトの濃度
に応じて変化する抵抗を持つ。調整回路は化学的感知レジスタと連結し、レジス
タの抵抗を示すアナログ信号を生成する。ADCは調整回路に連結し、アナログ
信号に対応してデジタル信号を出す。分析器はADCに連結し、デジタル信号に
基づいて、試料室内のアナライトの同定または濃度を決定する。
Yet another embodiment of the present invention provides a handheld sensing device for measuring the concentration of one or more analytes in a sample chamber. The sensing device includes two or more chemical sensing resistors, a conditioning circuit, an analog to digital converter (ADC), and an analyzer. Each chemical sensing resistor has a resistance that varies depending on the concentration of one or more analytes in the sample chamber. The conditioning circuit interfaces with the chemical sensing resistor and produces an analog signal indicative of the resistance of the resistor. The ADC is connected to the adjusting circuit and outputs a digital signal corresponding to the analog signal. The analyzer is coupled to the ADC and determines the identification or concentration of the analyte in the sample chamber based on the digital signal.

【0014】 本発明のさらに別の実施例は、1個以上の異なる蒸気にそれぞれ電気応答を提
供する蒸気センサのプラグイン(差し込み式)・アレイを組み込んだセンサモジ
ュールを含むポータブル手持ち式蒸気感知装置を提供する。この装置は手持ち式
ハウジングを含み、センサモジュールはオプションでハウジング内に形成された
ソケットに取り外し可能に取り付けることができる。センサモジュールは蒸気セ
ンサアレイを露出させる試料室を画定する。試料室は蒸気入口および蒸気出口が
組み込まれ、蒸気入口からの蒸気試料を試料室を通って蒸気出口に向けるための
ポンプがハウジング内に取り付けられる。モニタ装置もハウジング内に取り付け
られ、蒸気センサのアレイの電気応答を監視し、対応する複数のセンサ信号を生
成する。さらに、ハウジング内に分析器が取り付けられ、複数のセンサ信号を分
析し、ポンプによって試料室に通される蒸気試料を同定する。
Yet another embodiment of the present invention is a portable handheld vapor sensing device that includes a sensor module that incorporates a plug-in array of vapor sensors that each provide an electrical response to one or more different vapors. I will provide a. The device includes a handheld housing, and the sensor module can optionally be removably attached to a socket formed within the housing. The sensor module defines a sample chamber exposing the vapor sensor array. The sample chamber incorporates a vapor inlet and a vapor outlet and a pump is mounted within the housing for directing a vapor sample from the vapor inlet through the sample chamber to the vapor outlet. A monitoring device is also mounted within the housing and monitors the electrical response of the array of vapor sensors and produces a corresponding plurality of sensor signals. In addition, an analyzer is mounted within the housing to analyze the sensor signals and identify the vapor sample that is pumped through the sample chamber.

【0015】 本発明のさらに詳細な特長においては、手持ち式蒸気感知装置はさらに、複数
の基準蒸気の1つまたは未知の蒸気試料を試料室に通すポンプを制御するよう構
成されたコントローラまたはプロセッサを含む。コントローラが複数の基準蒸気
の1つを試料室に通すためポンプを制御しているとき、モニタ装置は蒸気センサ
のアレイの電気応答をモニタして基準署名を生成する。その後、コントローラが
未知の蒸気試料を試料室に通すためポンプを制御しているとき、モニタ装置は蒸
気センサのアレイの電気応答をモニタして蒸気試料署名を生成する。次いで、分
析器は蒸気試料署名を複数の基準署名と比較し、未知の蒸気試料を同定する。
In a more detailed feature of the present invention, the handheld vapor sensing device further comprises a controller or processor configured to control a pump for passing one of the plurality of reference vapors or an unknown vapor sample into the sample chamber. Including. A monitoring device monitors the electrical response of the array of vapor sensors to produce a reference signature when the controller controls the pump to pass one of the plurality of reference vapors into the sample chamber. The monitor then monitors the electrical response of the array of vapor sensors to generate a vapor sample signature as the controller controls the pump to pass the unknown vapor sample through the sample chamber. The analyzer then compares the vapor sample signature with multiple reference signatures to identify an unknown vapor sample.

【0016】 本発明の他のさらに詳細な特長においては、手持ち式蒸気感知装置の試料室は
センサモジュールのみで画定され、蒸気入口と蒸気出口を除き外部環境から密封
される。さらに、各センサモジュールは複数の第1の電気コネクタおよび複数の
概ね同一のサイズおよび形状の装置を含み、装置は共に蒸気センサのアレイを保
持してそれぞれが1つの縁に第2の電気コネクタを含んで第1電気コネクタの1
つと係合する。
In another more detailed feature of the invention, the sample chamber of the handheld vapor sensing device is defined by the sensor module only and is sealed from the external environment except the vapor inlet and vapor outlet. Further, each sensor module includes a plurality of first electrical connectors and a plurality of generally identically sized and shaped devices, both of which hold an array of vapor sensors, each having a second electrical connector on one edge. Including 1 of 1st electrical connector
Engage with one.

【0017】 本発明のさらに別の詳細な特長においては、手持ち式蒸気感知装置はさらに、
蒸気センサアレイの温度を制御する電気回路を含む。さらに、センサモジュール
をハウジングソケットに取り外し可能に取りつける場合、モジュールはそれ内の
蒸気センサを識別するための識別子を有し、モニタはソケットに受けられたセン
サモジュールの保持する識別子を読みとるよう構成される。
In yet another detailed feature of the invention, the handheld vapor sensing device further comprises:
It includes electrical circuitry that controls the temperature of the vapor sensor array. Further, when the sensor module is removably mounted in the housing socket, the module has an identifier for identifying the vapor sensor therein and the monitor is configured to read the identifier held by the sensor module received in the socket. .

【0018】 ある実施例では、センサは試料室内の1個以上の所定の蒸気濃度に応じて変化
する抵抗を有する化学的感知レジスタによって実施される。これら化学的感知レ
ジスタは、各化学的感知レジスタについてアナログ信号が確立されるようそれぞ
れ基準電圧と地面の間に基準レジスタと直列に接続される。アナログ・デジタル
・コンバータはこれらアナログ信号と基準電圧に対応し、各種化学的感知レジス
タの抵抗を示すデジタル出力信号を生成する。マルチプレクサを含んでアナログ
・デジタル・コンバータへ各種アナログ出力信号を逐次接続することができる。
さらに、分析器はデジタル出力信号に対応し、試料室内の1個以上の所定の蒸気
の存在および/または濃度を決定する。
In one embodiment, the sensor is implemented by a chemical sensing resistor having a resistance that varies in response to one or more predetermined vapor concentrations in the sample chamber. These chemical sensing resistors are connected in series with the reference resistors between the respective reference voltage and ground so that an analog signal is established for each chemical sensing resistor. The analog-to-digital converter responds to these analog signals and the reference voltage and produces a digital output signal indicative of the resistance of the various chemical sensing resistors. A multiplexer can be included to serially connect various analog output signals to an analog-to-digital converter.
Further, the analyzer is responsive to the digital output signal to determine the presence and / or concentration of one or more predetermined vapors within the sample chamber.

【0019】 本発明の他の特長および利点は、例として本発明の原理を示す添付の図面と共
に読む以下の実施例の説明から明らかになる。
Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of the embodiments, which is read in conjunction with the accompanying drawings which illustrate, by way of example, the principles of the invention.

【0020】 特定の実施例の記載 図1は、本発明のeノーズ装置100を用いるオペレータの絵図を示す。図1
に示された実施例では、eノーズ装置100は特定の試料内の一つ以上の、指定
されたアナライトの存在を検出するための携帯用の手持ち式の道具である。ここ
で用いるように、試料は分析されるべき実体の蒸気、液体、溶液、気体、固体ま
たはその他の形態の単位およびそれらの混合物である。試料はこのように、化学
的アナライト、臭気、蒸気およびその他を含んでいる。試料は、単一のアナライ
トまたは複数のアナライトからなることができる。図1では、eノーズ装置10
0は、産業用の監視および検出、即ち産業用のバルブアセンブリから漏出する有
害なガスを特定し定量するために用いられる。eノーズ装置100はまた、以下
に列挙されるようにその他の多くの用途のために用いることができる。
Description of Specific Embodiments FIG. 1 shows a pictorial view of an operator using the e-nose device 100 of the present invention. Figure 1
In the illustrated embodiment, the e-nose device 100 is a portable, hand-held tool for detecting the presence of one or more designated analytes in a particular sample. As used herein, a sample is a vapor, liquid, solution, gas, solid or other form of unit of the entity to be analyzed and mixtures thereof. The sample thus contains chemical analytes, odors, vapors and others. The sample can consist of a single analyte or multiple analytes. In FIG. 1, the e-nose device 10
0 is used for industrial monitoring and detection, i.e. for identifying and quantifying harmful gases leaking from industrial valve assemblies. The e-nose device 100 can also be used for many other applications, as listed below.

【0021】 図2Aは、eノーズ装置100aの実施例の頂面斜視図を示す。eノーズ装置
100aは、オペレータの手に握られて支持されるのに都合がよいようなサイズ
にされた後端部を有する、棒状のハウジング110aを含んでいる。 オペレータがアクセスして見るのに都合がよいように、ハウジングの頂面上に
ディスプレイ120aおよびいくつかのプッシュボタン制御スイッチ122a〜
122cが配置されている。ディスプレイ120aは、動作モードおよびその装
置の検出結果を表示する。
FIG. 2A shows a top perspective view of an example of an e-nose device 100a. The e-nose device 100a includes a rod-shaped housing 110a having a rear end sized to be conveniently grasped and supported by an operator's hand. A display 120a and a number of pushbutton control switches 122a-on the top surface of the housing for convenient access and viewing by an operator.
122c is arranged. The display 120a displays the operation mode and the detection result of the device.

【0022】 管状のサンプリング棒130aおよび排出ポート134が、分析される試料を
それぞれ受け取り排出するために備えられている。サンプリング棒は、また同様
にノーズまたは大鼻と呼ばれる。プラグインセンサモジュール150aが、eノ
ーズ装置100aの基部に配置されたソケット内に取り付けられて示されている
。センサモジュール150aの動作は、以下に詳細に記述される。ハウジング1
10aの後端部に配置された電気コネクタ126がホストコンピュータとの連絡
を可能にし、電気接点128がeノーズ装置を動作させかつeノーズ装置内の充
電式電池を充電するために用いられる、外部電力の適用を可能にする。
A tubular sampling rod 130a and a drain port 134 are provided for receiving and draining each sample to be analyzed. The sampling rod is also called the nose or nose. The plug-in sensor module 150a is shown mounted in a socket located at the base of the e-nose device 100a. The operation of sensor module 150a is described in detail below. Housing 1
An electrical connector 126 located at the rear end of 10a enables communication with the host computer and electrical contacts 128 are used to operate the e-nose device and charge the rechargeable battery within the e-nose device. Allows the application of power.

【0023】 図2Bは、eノーズ装置100aの底面斜視図を示す。図2Bに示されている
ように、一つのサンプリング棒130a1が安全な場所に配置され、第二のサン
プリング棒130a2が装置100aの底面に配置された棒状の窪み162に収
納されている。サンプリング棒130aは使用しないときには収納されることが
でき、一対のスプリングクリップ164aおよび164bにより解放可能に安全
な場所に配置されている。プラグインセンサモジュール150aは、そのソケッ
ト152から取り外されて示されている。
FIG. 2B shows a bottom perspective view of the e-nose device 100a. As shown in FIG. 2B, one sampling rod 130a1 is placed in a safe place and a second sampling rod 130a2 is housed in a rod-shaped recess 162 located on the bottom of the device 100a. The sampling bar 130a can be stored when not in use and is releasably placed in a safe location by a pair of spring clips 164a and 164b. Plug-in sensor module 150a is shown removed from its socket 152.

【0024】 図3Aは、他のeノーズ装置100bの実施例の6つの斜視図を示す。eノー
ズ装置100bは、ノーズ130b、ディスプレイ120bおよび一組のボタン
124を含む。eノーズ装置100aと同様に、eノーズ装置100b内のノー
ズ130bは取り外し可能にハウジング11bに取り付けられている。一組のコ
ネクタ127が、外部の装置およびシステムとの相互接続を可能にしている。 図3Bは、ノーズ130c〜130fの4つの異なる実施例を示す。これらの
例が示すように、ノーズは特定の用途で能力が改善されるように、空間的な大き
さを有することができる。
FIG. 3A shows six perspective views of another e-nose device 100b embodiment. The e-nose device 100b includes a nose 130b, a display 120b and a set of buttons 124. As with the e-nose device 100a, the nose 130b in the e-nose device 100b is removably attached to the housing 11b. A set of connectors 127 allows interconnection with external devices and systems. FIG. 3B shows four different embodiments of noses 130c-130f. As these examples show, the nose can have spatial dimensions to improve performance in particular applications.

【0025】 図4は、eノーズ装置100のサブシステムの実施例の図を示す。図4の上半
分は電気的サブシステム410を示し、下半分は試験試料を処理する(即ち実質
的に機構的な)サブシステム412を示す。サブシステム412内で試験試料が
ノーズ430を経由して受け取られ、マニホルド440に提供される。同様に基
準またはバックグラウンド試料が取り込みポート432を経由して受け取られ、
フィルタ436を経由してマニホルド440に提供される。フィルタ436は、
ブランクフィルタ、カーボンフィルタまたはその他であってよい。マニホルド4
40は試験試料と標準試料を、ソレノイド出力として一つの試料を選択するソレ
ノイド444に導く。選択された試料は、マニホルド440を通してセンサモジ
ュール450へ導かれる。センサモジュール450は、選択された試料内のアナ
ライトを検出する、少なくとも2つのセンサを含んでいる。センサモジュール4
50は検出したアナライトを表す信号(または「署名」)を生成し、この信号を
電気的サブシステム410に提供する。選択された試料は次にマニホルド440
を通してセンサモジュール450からさらにポンプ460を通して、排出ポート
434に提供される。図4のノーズ430、取り込みポート432、排出ポート
434、およびセンサモジュール450は、それぞれ一般的に図2Aのノーズ1
30a、取り込みポート132、排出ポート134およびセンサモジュール15
0aに対応する。
FIG. 4 shows a diagram of an embodiment of a subsystem of the e-nose device 100. The upper half of FIG. 4 shows the electrical subsystem 410 and the lower half shows the subsystem 412 that processes (ie, substantially mechanical) the test sample. A test sample is received within subsystem 412 via nose 430 and provided to manifold 440. Similarly, a reference or background sample is received via the intake port 432.
It is provided to manifold 440 via filter 436. The filter 436 is
It may be a blank filter, carbon filter or others. Manifold 4
40 directs the test and standard samples to solenoid 444 which selects one sample as the solenoid output. The selected sample is directed to sensor module 450 through manifold 440. The sensor module 450 includes at least two sensors that detect the analyte in the selected sample. Sensor module 4
50 produces a signal (or "signature") representative of the detected analyte and provides this signal to electrical subsystem 410. Selected samples are then manifold 440
Through sensor module 450 and through pump 460 to exhaust port 434. The nose 430, intake port 432, exhaust port 434, and sensor module 450 of FIG. 4 are each generally the nose 1 of FIG. 2A.
30a, intake port 132, discharge port 134 and sensor module 15
Corresponds to 0a.

【0026】 図4はサブシステム412の実施例を示す。多くの他の部品と装置(図示せず
)は、サブシステム412に含まれることができる。さらに、図4に示される全
ての部品と装置が本発明を実施するために存在する必要はない。加えて、部品と
装置は図4に示された配置とは異なる配置をされてもよい。例えばポンプ460
は、排出ポート434の代わりにソレノイド444の出力と結合されることがで
きる。
FIG. 4 illustrates an embodiment of subsystem 412. Many other components and devices (not shown) can be included in subsystem 412. Moreover, not all of the components and devices shown in Figure 4 need be present to practice the invention. In addition, the components and devices may be arranged differently than that shown in FIG. For example, pump 460
Can be coupled to the output of solenoid 444 instead of exhaust port 434.

【0027】 図4の実施例により示されているように電気的サブシステム410は、ディス
プレイ472、バッテリパック474、キーパッド476、アナログポート47
8、インターフェイス480およびスイッチ482aおよび482bと相互に接
続する、PCBアセンブリ470を含んでいる。ディスプレイ472は、液晶表
示装置(LCD)であってもよく、バックライトコントローラドライバと(オプ
ション的に)タッチパッドを含んでもよい。コントラスト調整メカニズムが、デ
ィスプレイ472を調整するために備えられてもよい。電気的なサブシステム4
10については、以下にさらに詳細に記述される。
As shown by the embodiment of FIG. 4, the electrical subsystem 410 includes a display 472, a battery pack 474, a keypad 476, an analog port 47.
8. Includes PCB assembly 470 interconnecting interface 480 and switches 482a and 482b. Display 472 may be a liquid crystal display (LCD) and may include a backlight controller driver and (optionally) a touchpad. A contrast adjustment mechanism may be provided to adjust the display 472. Electrical subsystem 4
10 will be described in more detail below.

【0028】 図5は、eノーズ装置100aのいくつかの主要部品の分解斜視図を示す。図
5は同様に、サブシステム412aの実施例を描いている。使用に際しては、e
ノーズ装置100aは関心のある場所(即ち図1のバルブアセンブリに隣接する
空間)から、サンプリング棒130aを通して試験試料内(即ち蒸気、液体また
はガス媒体内)に吸入するように、及びソケット152に取り付けられたプラグ
インセンサモジュール150aを通してこの試料を導くように配置されている。
ポート512aおよび512bを経由してセンサモジュール150aを通った後
、試料は装置の側面の排出ポート134を通って外部に導かれる。装置の種々な
動作モードの間に、指定された回数で標準試料が取り込みポート132を経由し
て装置に吸入され、センサモジュール150aを通って導かれ、排出ポート13
4を通して排出される。
FIG. 5 shows an exploded perspective view of some of the major components of the e-nose device 100a. FIG. 5 similarly depicts an example of subsystem 412a. When using e
The nose device 100a is mounted to inhale from a location of interest (ie, the space adjacent to the valve assembly of FIG. 1) through the sampling rod 130a into the test sample (ie, into the vapor, liquid or gas medium) and to the socket 152. The sample is arranged so as to be guided through the plug-in sensor module 150a.
After passing through the sensor module 150a via ports 512a and 512b, the sample is directed to the outside through an outlet port 134 on the side of the device. During various operating modes of the device, a standard number of times a standard sample is drawn into the device via the intake port 132, guided through the sensor module 150a, and exhaust port 13.
It is discharged through 4.

【0029】 装置のハウジング110aは成型プラスチックで形成されてよく、上半体11
2aおよび下半体112bを含んでいる。多くの装置の内部部品は、装置の内部
の空間を実質的に横切って延伸するプリント回路ボード(PCB)510上に都
合良くかつ効率的に取り付けられている。ディスプレイ120aはPCBの上端
に取り付けられ、ハウジングの上半体112aに形成された隙間520を通して
見ることができる。プッシュボタン制御スイッチ122a〜122cは、ディス
プレイ120aの下側の、ハウジングの上半体112aに形成された対応する大
きさの開口522を通して延伸することができる位置に取り付けられている。
The device housing 110a may be formed of molded plastic, and the upper half 11
2a and lower half 112b are included. The internal components of many devices are conveniently and efficiently mounted on a printed circuit board (PCB) 510 that extends substantially across the interior space of the device. The display 120a is mounted on the top of the PCB and is visible through the gap 520 formed in the upper half 112a of the housing. The push button control switches 122a-122c are mounted on the underside of the display 120a and in positions where they can extend through correspondingly sized openings 522 formed in the upper half 112a of the housing.

【0030】 PCB510の下側に装備されたバルブアセンブリ540は、サンプリング棒
130aを経由してeノーズ装置100aに吸入された試験試料と、取り込みポ
ート132を経由した標準試料と、を受け取る。試験試料は管532を経由して
サンプリング棒130aからバルブアセンブリへ導かれ、清浄試料は管534を
経由して取り込みポート132からバルブアセンブリへ導かれる。バルブアセン
ブリ540は、サンプリング棒130aまたは取り込みポート132のどちらか
を経由して、到来する2つのソースを選択するように配置されている。選択され
たソースからの試料は、PCBの頂面に配置されたソケット152を通ってバル
ブアセンブリ540から管536を経由して、センサモジュール150aへ導か
れる。センサモジュールによる分析の後、試料は管538を通ってPCBの下側
に配置されたポンプ560へ導かれる。最後に試料は、管562を通ってポンプ
560から排出ポート134へ導かれることにより装置から排出される。代わり
にポンプ560は、バルブアセンブリ540とセンサモジュール150aとの間
の通路に配置されることができる。ある実施例では、処理される試料と接触する
ようになる部品(管532、534、536、538および562を含む)は、
テフロン(商標)、ステンレススチールまたはテフロン(商標)コートされた金
属のような不活性または非腐食性の材料で形成される。図5Aのバルブアセンブ
リ540は一般に、図4のマニホルド440およびソレノイド444に対応し、
ポンプ560はポンプ460に対応する。
A valve assembly 540 mounted on the underside of the PCB 510 receives the test sample drawn into the e-nose device 100a via the sampling rod 130a and the standard sample via the intake port 132. The test sample is directed from sampling rod 130a to the valve assembly via tube 532 and the clean sample is directed from intake port 132 to the valve assembly via tube 534. The valve assembly 540 is arranged to select the two incoming sources via either the sampling rod 130a or the intake port 132. The sample from the selected source is directed from the valve assembly 540 through the tube 152 to the sensor module 150a through the socket 152 located on the top surface of the PCB. After analysis by the sensor module, the sample is led through tube 538 to a pump 560 located under the PCB. Finally, the sample is exhausted from the device by being guided from pump 560 to exhaust port 134 through tube 562. Alternatively, pump 560 can be located in the passageway between valve assembly 540 and sensor module 150a. In some embodiments, the components (including tubes 532, 534, 536, 538 and 562) that come into contact with the sample to be processed include:
It is formed of an inert or non-corrosive material such as Teflon ™, stainless steel or Teflon ™ coated metal. The valve assembly 540 of FIG. 5A generally corresponds to the manifold 440 and solenoid 444 of FIG.
The pump 560 corresponds to the pump 460.

【0031】 ある態様では本発明の手持ち式装置は、オプションのプレコンセントレータ(
予濃縮器)を含んでいる。高蒸気圧のアナライトのようなある種のアナライトに
対しては、アナライトは吸収剤で濃縮されることが望ましい。プレコンセントレ
ータは、試験試料中のアナライトの濃度を増大するために用いられることができ
る。プレコンセントレータは、吸収性材料で構成されたトラップである。使用に
際しては、吸収性材料は吸収剤の表面で濃縮される気体の試料から分子を引きつ
ける。次に試料は「放出」され、分析される。高分子吸収材料、非シラン化グラ
スウール、テフロン(商標)または多孔質グラスファイバおよびその他のこれに
限らない適宜の予濃縮材料が含まれる。吸収性材料は、スチール管のような管に
充填される。
In one aspect, the handheld device of the present invention includes an optional preconcentrator (
A preconcentrator) is included. For certain analytes, such as high vapor pressure analytes, it is desirable that the analyte be concentrated with an absorbent. The preconcentrator can be used to increase the concentration of analyte in the test sample. The preconcentrator is a trap made of absorbent material. In use, the absorbent material attracts molecules from a gaseous sample that is concentrated at the surface of the absorbent. The sample is then "released" and analyzed. Included are polymeric absorbent materials, non-silanized glass wool, Teflon ™ or porous glass fibers, and any other suitable pre-concentrated material. The absorbent material is filled into a tube, such as a steel tube.

【0032】 使用中には、試料は関心のある成分を濃縮するトラップに吸入される。ある場
合には、管はワイヤで覆われ、それを通して管内の流れは熱をかけられることが
できて、試験試料が放出される。試料はその後、センサを含むモジュール内に移
送される。
In use, the sample is aspirated into a trap that concentrates the component of interest. In some cases, the tube is covered with a wire through which the flow in the tube can be heated to release the test sample. The sample is then transferred into the module containing the sensor.

【0033】 プレコンセントレータは、サンプリング棒とセンサモジュールの間の種々の位
置に配置されることができる。ある態様では、プレコンセントレータは装置のノ
ズル、またはその替わりにマニホルドまたは他のセンサモジュールの上流の便利
な位置に配置されることができる。例えばプレコンセントレータは、バルブアセ
ンブリ540内に配置されるか、またはバルブアセンブリ(図5には示されない
)に組み合わされたユニット内に収納されることができる。オプションとして、
追加のバルブを、予濃縮と検出を備える装置内に組み込むことができる。
The preconcentrator can be placed at various positions between the sampling rod and the sensor module. In one aspect, the preconcentrator can be located at a convenient location upstream of the nozzle of the device, or alternatively a manifold or other sensor module. For example, the preconcentrator may be located within the valve assembly 540 or contained within a unit associated with the valve assembly (not shown in FIG. 5). As an option
Additional valves can be incorporated into the device with preconcentration and detection.

【0034】 プレコンセントレータに用いられる商業的に入手可能な適当な吸収性材料には
、テナックスTA(商標)、テナックスGR(商標)、カーボトラップ(商標)
、カーボパックB及びC、カーボトラップC(商標)、カーボクセン(商標)、
カーボシーブSIII(商標)、ポラパック(商標)、シェロカーブ(商標)お
よびそれらの組合せがあるがこれらに限られることはない。望ましい吸収材料の
組合せには、テナックスGRとカーボパックB、カーボパックBとカーボシーブ
SIII、およびカーボパックCとカーボパックBおよびカーボシーブSIII
またはカーボクセン1000があるが、これに限られることはない。当業者は、
その他の適宜の吸収剤を知っているだろう。
Suitable commercially available absorbent materials for use in the preconcentrator include Tenax TA ™, Tenax GR ™, Carbotrap ™.
, Carbo Packs B and C, Carbo Trap C (trademark), Carboxen (trademark),
Carbosieve SIII ™, Polapack ™, Sherocurve ™ and combinations thereof, but are not limited thereto. Preferred combinations of absorbent materials include Tenax GR and Carbo Pack B, Carbo Pack B and Carbo Sheave SIII, and Carbo Pack C and Carbo Pack B and Carbo Sheave SIII.
Alternatively, there is a carboxen 1000, but the present invention is not limited to this. Those skilled in the art
You will be aware of other suitable absorbents.

【0035】 eノーズ装置100の動作は、PCB510の頂面側に取り付けられた電気ユ
ニット570内に配置されたプロセッサにより制御される。電気ユニット570
はさらに、プログラムコード、データおよびその他の配置情報を記憶するための
、一つまたはそれ以上のメモリ装置を含んでいる。電子ユニットおよびeノーズ
装置の制御は、より詳細に以下に記述される。
The operation of the e-nose device 100 is controlled by a processor located in an electrical unit 570 mounted on the top side of the PCB 510. Electric unit 570
Further includes one or more memory devices for storing program code, data and other placement information. The control of the electronic unit and the e-nose device is described in more detail below.

【0036】 図6Aは、サブシステム412bの他のある実施例の分解斜視図を示す。サブ
システム412bは、マニホルドシールプレート642aに取り付けられたマニ
ホルド640aを含んでいる。マニホルド640aは、バルブ(またはソレノイ
ド)644aを取り付けるための取付具、センサモジュール650aを取り付け
るための取付具およびポンプ660aを取り付けるための取付具を含んでいる。
試料は、マニホルド640aおよび管(図示せず)内に配置されたキャビティを
経由して、種々のサブアセンブリ(例えばバルブ644a、センサモジュール6
50aおよびポンプ660a)の間を導かれる。マニホルド640aはさらに、
フィルタ636aを収容するために配置された、窪んだ開口648aを含む。
FIG. 6A shows an exploded perspective view of another embodiment of subsystem 412b. Subsystem 412b includes manifold 640a attached to manifold seal plate 642a. Manifold 640a includes a fitting for mounting valve (or solenoid) 644a, a fitting for mounting sensor module 650a, and a fitting for mounting pump 660a.
The sample is passed through a manifold 640a and a cavity located in a tube (not shown) to various subassemblies (eg, valve 644a, sensor module 6).
Guided between 50a and pump 660a). The manifold 640a also has
It includes a recessed opening 648a arranged to receive the filter 636a.

【0037】 図6Bは、さらに別のサブシステム412cの実施例の分解斜視図を示す。サ
ブシステム412cは、シールプレートガスケット644bを経由してマニホル
ドシールプレート642bに取り付けられたマニホルド640bを含んでいる。
マニホルド640bは、バルブ(またはソレノイド)644bを取り付けるため
の取付具およびポンプ660bを取り付けるための取付具を含んでいる。フィル
タカートリッジ646bは、マニホルド640bの頂面に取り付けられ、フィル
タエレメントを収容するために配置されている、窪んだ開口648bを含んでい
る。フィルタのカバー636bはフィルタのシールを提供する、窪んだ開口64
8bおよびOリング638bを含んでいる。試料は、マニホルド640bおよび
管(図示せず)内に配置されたキャビティを経由して、種々のサブアセンブリ(
例えばバルブ644bおよびポンプ660b)の間を導かれる。
FIG. 6B illustrates an exploded perspective view of yet another subsystem 412c embodiment. Subsystem 412c includes manifold 640b attached to manifold seal plate 642b via seal plate gasket 644b.
Manifold 640b includes a fitting for mounting valve (or solenoid) 644b and a fitting for mounting pump 660b. The filter cartridge 646b includes a recessed opening 648b that is mounted on the top surface of the manifold 640b and is arranged to receive a filter element. The filter cover 636b provides a recessed opening 64 that provides a filter seal.
8b and O-ring 638b. The sample is passed through the manifold 640b and a cavity located in a tube (not shown) to the various subassemblies (
For example, it is guided between the valve 644b and the pump 660b).

【0038】 図6Aおよび6Bのフィルタ636、マニホルド640、バルブ644、セン
サモジュール650およびポンプ660は、それぞれ図4のフィルタ436、マ
ニホルド440、ソレノイド444、センサモジュール450およびポンプ46
0に対応している。
Filter 636, manifold 640, valve 644, sensor module 650 and pump 660 of FIGS. 6A and 6B are equivalent to filter 436, manifold 440, solenoid 444, sensor module 450 and pump 46 of FIG. 4, respectively.
Corresponds to 0.

【0039】 図6Cは、フィルタの実施例の分解斜視図を示す。フィルタは、外壁682お
よび内壁686を有する円形のベースユニット680を含んでいる。一組の小さ
いサイズの開口が、試料をフィルタに吸入するために外壁682内部に配置され
ている。内部の円形のリング684は、フィルタから試料を吸入するために他の
一組の小さいサイズの開口をその内部に配置されている、内壁686を覆ってい
る。試料をフィルタリングするためのフィルタ材料(例えば炭)688が、外壁
と内壁の間の空間内に配置されている。Oリング638bはフィルタをシールす
るために用いられている。
FIG. 6C shows an exploded perspective view of an embodiment of the filter. The filter includes a circular base unit 680 having an outer wall 682 and an inner wall 686. A set of small size openings are located inside the outer wall 682 to draw sample into the filter. An inner circular ring 684 covers an inner wall 686 having another set of smaller size openings disposed therein for drawing sample from the filter. A filter material (eg charcoal) 688 for filtering the sample is located in the space between the outer and inner walls. The O-ring 638b is used to seal the filter.

【0040】 図7A〜7Bは、二つの試料室710aおよび710b内に取り付けられた、
4つのセンサ装置を含むセンサモジュール150bの実施例の、それぞれ斜視図
および頂面断面図を示す。図7Aおよび7Bには、センサモジュール150bが
PCに取り外し不能のために配置されたものとして描かれているが、その替わり
にセンサモジュール150aのようなプラグインモジュールとして配置されるよ
うにすることもできる。特定の実施例ではセンサモジュール150bは、各々が
8つの化学的感知センサ740を含む4つのプラグインセンサアレイ装置720
を組み合わせたものである。センサモジュール150bはより多いまたは少ない
数のセンサアレイ装置を含むことができ、かつ各々のセンサアレイ装置はより多
いかまたは少ない数のセンサを含むことができる。4つのセンサアレイ装置72
0は、ボード730上に対にして垂直に取り付けられている。一対の棒状の窪み
を有するカバー732が、各々の一対のセンサアレイ装置720に対して一つず
つの、2つの分離した試料室710aおよび710bを画定するようにボード7
30に固定されている。センサアレイ装置720は同様の形状および大きさであ
り、各々がボード730に形成された4つのコネクタまたはレセプタクル722
のいずれか一つを受容することができる。
7A-7B are mounted in two sample chambers 710a and 710b,
FIG. 3 shows a perspective view and a top cross-sectional view, respectively, of an embodiment of a sensor module 150b including four sensor devices. 7A and 7B, the sensor module 150b is depicted as being permanently attached to the PC, but may instead be configured as a plug-in module, such as the sensor module 150a. it can. In a particular embodiment, the sensor module 150b includes four plug-in sensor array devices 720, each of which includes eight chemical sensitive sensors 740.
Is a combination of. Sensor module 150b may include a greater or lesser number of sensor array devices, and each sensor array device may include a greater or lesser number of sensors. Four sensor array devices 72
The zeros are mounted vertically in pairs on board 730. The board 7 has a pair of rod-shaped recesses 732 defining two separate sample chambers 710a and 710b, one for each pair of sensor array devices 720.
It is fixed at 30. The sensor array device 720 is similar in shape and size, with four connectors or receptacles 722 each formed on the board 730.
Can accept any one of

【0041】 図7Cは、センサアレイ装置720の斜視図を示す。実施例では、各々のセン
サアレイ装置720は、検出されるべきアナライトを担持する試験試料に露出さ
れたときに各々が特殊な定性的反応を示す、8つの化学的感知センサ740のア
レイを含んでいる。ある実施例では、センサは試験試料に曝されたときに特定の
抵抗値を呈する化学的感知レジスタを用いて実装されている。多数の接点を有す
る電気コネクタ742がセンサアレイ装置720の下部の縁に沿って配置され、
4つのレセプタクル722のうちの一つへの挿入のために配置されている。この
種の適宜のセンサアレイは、「液体中のアナライトを検出するためのセンサアレ
イ」と題され発明者ネイサン・S・レウィセット他で発行された米国特許第5,
575,401号に開示されている。この特許明細書は本願と一体のものとして
参照される。当業者は、種々の代替の化学的感知センサまたは装置が同様に使用
可能であることを理解するだろう。
FIG. 7C shows a perspective view of the sensor array device 720. In an example, each sensor array device 720 includes an array of eight chemically sensitive sensors 740, each of which exhibits a particular qualitative response when exposed to a test sample bearing an analyte to be detected. I'm out. In one embodiment, the sensor is implemented with a chemical sensing resistor that exhibits a specific resistance when exposed to the test sample. An electrical connector 742 having multiple contacts is disposed along the lower edge of the sensor array device 720,
It is arranged for insertion into one of the four receptacles 722. A suitable sensor array of this type is known from US Pat.
No. 575,401. This patent specification is referenced as an integral part of this application. Those skilled in the art will appreciate that various alternative chemical sensitive sensors or devices can be used as well.

【0042】 図7Bに示されているように、試験試料は取り込みポート750から2つの試
料室710aおよび710bを通って排出ポート760にセンサモジュール15
0bを通って導かれる。センサアレイ装置720は、試験試料が露出された化学
的感知センサを横切って水平に移動するように配置されている。バッフル762
および764は図7Bに示されているように、効率的な流れのパターンの提供を
助けるために各々の試料室のそれぞれの先端および後端に配置されている。
As shown in FIG. 7B, the test sample is transferred from the intake port 750 through the two sample chambers 710 a and 710 b to the exhaust port 760 and to the sensor module 15.
Guided through 0b. The sensor array device 720 is arranged such that the test sample moves horizontally across the exposed chemically sensitive sensor. Baffle 762
And 764 are located at the respective leading and trailing ends of each sample chamber to help provide an efficient flow pattern, as shown in FIG. 7B.

【0043】 図8Aおよび8Bは、1つのキャビティまたは試料室810内の4つのプラグ
インセンサ装置820を含む他のセンサモジュール150cの実施例の、それぞ
れ斜視図および頂面断面図を示す。試料室810は、ボード830を覆って配置
されているカバー832により、部分的に画定されている。この配置は試験試料
に試料室内でのより長い滞留時間を提供するように設計され、これはある用途に
おいて好都合である。
FIGS. 8A and 8B show perspective and top cross-sectional views, respectively, of another sensor module 150 c embodiment that includes four plug-in sensor devices 820 within one cavity or sample chamber 810. The sample chamber 810 is partially defined by a cover 832 that is disposed over the board 830. This arrangement is designed to provide the test sample with a longer residence time in the sample chamber, which is advantageous in some applications.

【0044】 図7Aおよび7Bのセンサアレイ装置720に含まれる化学的感知センサと同
様に、図8Aおよび8Bのセンサアレイ装置820に含まれる化学的感知センサ
は、米国特許第5,575,401号に開示されているアレイの形式を取ること
ができる。当業者は、種々の代替の化学的感知センサまたは装置が同様に用いら
れることを理解するだろう。
Similar to the chemically sensitive sensors included in the sensor array device 720 of FIGS. 7A and 7B, the chemically sensitive sensors included in the sensor array device 820 of FIGS. 8A and 8B are described in US Pat. No. 5,575,401. It may take the form of the array disclosed in. Those skilled in the art will appreciate that various alternative chemical sensitive sensors or devices may be used as well.

【0045】 図9Aおよび9Bは、1つのセンサアレイ装置920を含むさらに別のセンサ
モジュール150dの実施例の、それぞれ斜視図および側面断面図を示す。特別
な実施例では、センサアレイ装置920は、2次元のグリッドに配列されソケッ
ト922上に一般的に水平方向に取り付けられた、32の化学的感知センサを含
んでいる。勿論センサアレイ装置920は、より多い又はより少ない数のセンサ
を含むことができる。スクリーン924(図9Bおよび9C参照)はセンサアレ
イ装置920を被覆し、およびある実施例では各々の化学的感知センサを被覆す
る別の開口926を含んでいる。スクリーン924はカバー932に付せられ、
その組み合わせは上室934および下室936を画定している。図9Bに示され
ているように、分析されている試験試料は取り込みポート950から上室934
に、そこからスクリーン924を通ってそれがそこで化学的感知レジスタを横切
って通過する、下室936へ導かれる。次に試験試料は排出ポート960を通っ
て外へ出る。再度、種々の代替の化学的感知センサおよび装置が同様に用いるこ
とができることが理解されるであろう。
9A and 9B show perspective and side cross-sectional views, respectively, of yet another sensor module 150 d embodiment that includes one sensor array device 920. In a particular embodiment, sensor array device 920 includes 32 chemically sensitive sensors arranged in a two-dimensional grid and mounted generally horizontally on sockets 922. Of course, the sensor array device 920 can include more or less sensors. Screen 924 (see FIGS. 9B and 9C) covers sensor array device 920, and in some embodiments includes a separate aperture 926 that covers each chemical sensing sensor. The screen 924 is attached to the cover 932.
The combination defines an upper chamber 934 and a lower chamber 936. As shown in FIG. 9B, the test sample being analyzed is transferred from the intake port 950 to the upper chamber 934.
From there, it is directed through screen 924 to lower chamber 936, where it passes across the chemical sensing resistor. The test sample then exits through the exhaust port 960. Again, it will be appreciated that various alternative chemical sensitive sensors and devices could be used as well.

【0046】 本発明のeノーズ装置はセンサのアレイを含み、ある場合には米国特許第5,
571,401号に記載されたセンサが用いられる。アナライトの検出のために
好適な種々のセンサは、表面弾性波(SAW)センサ、クォーツマイクロバラン
スセンサ、伝導複合体、化学抵抗体、酸化錫ガスセンサのような金属酸化物ガス
センサ、有機物ガスセンサ、金属酸化物電界効果トランジスタ(MOSFET)
、ピエゾ電気装置、赤外線センサ、燒結金属酸化物センサ、Pd−ゲートMOS
FET、金属FET構造、ツグチガスセンサのような金属酸化物センサ、フタロ
シアニンセンサ、電気化学セル、導電ポリマセンサ、触媒ガスセンサ、有機物半
導体ガスセンサ、固体電解質ガスセンサ、ピエゾ電気クォーツ結晶センサおよび
ラングミュア−ブロジェットフィルムセンサを含むが、これらに限定されること
はない。
The e-nose device of the present invention includes an array of sensors, in some cases US Pat.
The sensor described in No. 571,401 is used. Various sensors suitable for detecting analytes include surface acoustic wave (SAW) sensors, quartz microbalance sensors, conducting composites, chemical resistors, metal oxide gas sensors such as tin oxide gas sensors, organic gas sensors, metals. Oxide field effect transistor (MOSFET)
, Piezo electric devices, infrared sensors, sintered metal oxide sensors, Pd-gate MOS
FETs, metal FET structures, metal oxide sensors such as Tuchuchi gas sensors, phthalocyanine sensors, electrochemical cells, conductive polymer sensors, catalytic gas sensors, organic semiconductor gas sensors, solid electrolyte gas sensors, piezo electric quartz crystal sensors and Langmuir-Blodgett film sensors Including, but not limited to.

【0047】 望ましい実施例では、本発明のセンサは、米国特許第5,571,401号に
開示されている。この特許明細書は本願と一体のものとして参照される。簡単に
言えば、それに記載されているセンサは、導電性および非導電性の領域のマトリ
ックスに配置された、導電性材料および非導電性材料である。非導電性の材料は
、ポリスチレンのような非導電性の高分子であってよい。導電性の材料は、導電
性高分子、カーボンブラック、無機導電体および同様物であることができる。セ
ンサアレイは少なくとも2つのセンサ、典型的には約32のセンサおよびある場
合には1000のセンサからなる。センサのアレイは半導体工学の方法を用いた
集積回路上に形成することができ、その1つの例が「アナライト検出の方法およ
びシステム」と表題され、1999年2月19日に公開されたPCT特許出願第
WO99/08105号に開示されている。この出願は本願と一体のものとして
参照される。
In a preferred embodiment, the sensor of the present invention is disclosed in US Pat. No. 5,571,401. This patent specification is referenced as an integral part of this application. Briefly, the sensor described therein is a conducting material and a non-conducting material arranged in a matrix of conducting and non-conducting areas. The non-conductive material may be a non-conductive polymer such as polystyrene. The conductive material can be a conductive polymer, carbon black, an inorganic conductor and the like. The sensor array consists of at least two sensors, typically about 32 sensors and in some cases 1000 sensors. An array of sensors can be formed on an integrated circuit using semiconductor engineering methods, one example of which is the PCT published on February 19, 1999, entitled "Methods and Systems for Analyte Detection". It is disclosed in patent application WO 99/08105. This application is referenced as an integral part of this application.

【0048】 ある場合には本発明の手持ち式装置は、表面弾性波(SAW)センサ、望まし
くはポリマが塗布されたSAWセンサからなる。SAW装置は6つまでの、典型
的には4つのセンサをアレイに含んでいる。オプションとして装置は、試料の解
離のためのヒータを備えたプレコンセントレータを含んでいる。
In some cases, the handheld device of the present invention comprises a surface acoustic wave (SAW) sensor, preferably a polymer-coated SAW sensor. SAW devices include up to six, typically four sensors in an array. The device optionally includes a preconcentrator with a heater for sample dissociation.

【0049】 当業者には明らかなように、本発明のアレイを構成するセンサは上記の種々の
センサの型式から構成されることができる。例えばセンサアレイは、導電/非導
電領域センサ、SAWセンサ、金属酸化物ガスセンサ、導電ポリマセンサ、ラン
グミュア−ブロジェットフィルムセンサおよびそれらの組み合わせからなること
ができる。
As will be appreciated by those skilled in the art, the sensors that make up the array of the present invention can be constructed from the various sensor types described above. For example, the sensor array can consist of conductive / non-conductive area sensors, SAW sensors, metal oxide gas sensors, conductive polymer sensors, Langmuir-Blodgett film sensors and combinations thereof.

【0050】 図10は、eノーズ装置用の種々のアクセサリを示す。容器1010が、eノ
ーズ装置とそのアクセサリの容易な輸送のために提供されている。電気コード1
012と自動車用コード1014が、eノーズ装置内の充電可能な電池に充電す
るために電力源(即ち壁のソケット又はカーライター)とeノーズ装置の各々を
相互に接続することができる。これらのコードはまた、電池なしでのeノーズ装
置の動作を可能にする。ブラケットまたはスタンド1016は、eノーズ装置を
必要な位置に保持する。(メインのまたはスペアの)電池1018は、電源との
接続なしでeノーズ装置を使うことを可能にする。シリアルケーブル1020お
よびアナログケーブル1022は、eノーズ装置をパーソナルコンピュータおよ
びその他の試験装置と相互に接続するために用いられる。タッチペン1024が
、タッチスクリーンでの使用のために用意されている。1つまたはそれ以上の大
鼻1030が、スペアとしてまたは特定の用途の組での使用のために同様に用意
されることができる。試料注射器1032が、試験試料の収集のために用いられ
ることができる。
FIG. 10 shows various accessories for an e-nose device. A container 1010 is provided for easy transportation of the e-nose device and its accessories. Electric cord 1
012 and automotive cord 1014 may interconnect each of the power sources (ie, wall sockets or car lighters) and the e-nose device to charge the rechargeable battery in the e-nose device. These codes also allow operation of the e-nose device without batteries. The bracket or stand 1016 holds the e-nose device in the required position. The battery 1018 (main or spare) allows the e-nose device to be used without connection to a power source. Serial cable 1020 and analog cable 1022 are used to interconnect the e-nose device with personal computers and other test devices. A touch pen 1024 is prepared for use with the touch screen. One or more noses 1030 can be similarly prepared as spares or for use in a particular set of applications. A sample syringe 1032 can be used for collection of test samples.

【0051】 図11は、充電ステーション1108に垂直に取り付けられかつホストコンピ
ュータ1110に接続されて示された、eノーズ装置の斜視図である。充電ステ
ーション1108は、eノーズ装置100の充電式電池を電気接点128(図2
Aおよび2B参照)を経由して充電する。eノーズ装置100は同様に、データ
ライン1120を経由してホストコンピュータ1110と結合されて描かれてい
る。ホストコンピュータ1110は、装置の試料分析の結果のような装置から情
報を収集するためと同様、装置がそれに対して曝される種々の目標の蒸気の特定
のような種々の情報でeノーズ装置100を更新するために使用されることがで
きる。
FIG. 11 is a perspective view of the e-nose device shown mounted vertically on the charging station 1108 and connected to the host computer 1110. The charging station 1108 connects the rechargeable battery of the e-nose device 100 to the electrical contacts 128 (FIG. 2).
(See A and 2B). The e-nose device 100 is also depicted as being coupled to the host computer 1110 via data line 1120. The host computer 1110 collects information from the device, such as the results of a sample analysis of the device, as well as various information such as the identification of the various target vapors to which the device is exposed to the e-nose device 100. Can be used to update.

【0052】 図12Aは、eノーズ装置内の電気回路の実施例の図である。ある実施例では
、電気回路はセンサアレイ装置(図7〜9参照)上に取り付けられた化学的感知
レジスタのアレイの抵抗値を測定し、試験試料を特定し定量するためにこれらの
測定を処理する。回路は一部がPCB上に取り付けられ、プロセッサ1210、
揮発性メモリ(RAMと呼称される)1212、不揮発性のメモリ(ROMと呼
称される)1214、時計回路1216を含んでいる。プラグインセンサモジュ
ール150aが用いられている(図2Aおよび5参照)この実施例では化学的感
知レジスタは、センサモジュール150aがeノーズ装置100aにプラグイン
されたときに契合する、結合用電気コネクタ552aおよび552b(図5参照
)を経由して、電気回路に結合される。
FIG. 12A is a diagram of an example of an electrical circuit within an e-nose device. In one embodiment, an electrical circuit measures the resistance of an array of chemically sensitive resistors mounted on a sensor array device (see FIGS. 7-9) and processes these measurements to identify and quantify the test sample. To do. The circuit is partially mounted on the PCB, the processor 1210,
It includes a volatile memory (referred to as RAM) 1212, a non-volatile memory (referred to as ROM) 1214, and a clock circuit 1216. A plug-in sensor module 150a is used (see FIGS. 2A and 5). In this embodiment, the chemical sensing resistor is a mating electrical connector 552a that engages when the sensor module 150a is plugged into the e-nose device 100a. And 552b (see FIG. 5) to the electrical circuit.

【0053】 センサを実装するために用いられている化学的感知レジスタは、普通は1キロ
オーム(KΩ)以上のベースライン抵抗値を有する。これらのベースライン値は
、時によって±50%程度変化することが可能である。例えば特定の化学的感知
レジスタは、15キロオームと45キロオームの間を変化するベースライン抵抗
を有してもよい。この大きな抵抗変動は、抵抗測定回路の設計での挑戦を強要す
る。さらにアナライトの濃度を表す初期のベースライン抵抗と抵抗変化の比、Δ
R/Rは、たいへん小さい(即ち百万分の数百のオーダ、0.01%)ものであ
ることができる。この変化の小ささは同様に、測定回路の設計での挑戦を強要す
る。さらに、あるセンサモジュールの実施例は多数(例えば32)の化学的感知
レジスタを含み、最少の回路の複雑さを最少にして全ての抵抗の抵抗値を測定す
ることが望ましい。
The chemical sensing resistor used to implement the sensor typically has a baseline resistance value of 1 kilo-ohm (KΩ) or higher. These baseline values can change by as much as ± 50% from time to time. For example, certain chemical sensing resistors may have a baseline resistance that varies between 15 and 45 kilohms. This large resistance variation compels the challenge in designing the resistance measurement circuit. In addition, the ratio of the initial baseline resistance, which represents the analyte concentration, to the resistance change, Δ
R / R can be very small (ie, on the order of hundreds of millions, 0.01%). The smallness of this change also compels the challenges in designing the measurement circuit. Further, some sensor module embodiments include multiple (eg, 32) chemical sensing resistors, and it is desirable to measure the resistance of all resistors with a minimum of circuit complexity.

【0054】 図12Bは、化学的感知レジスタ1220の抵抗値を測定するために用いられ
る、電圧ディバイダネットワークの実施例を示す。化学的感知レジスタ(Rch
)1220は、電圧ディバイダネットワークを構成するために基準レジスタ(R
ref)1222に直列に結合される。ある実施例では、対応する基準レジスタ
に直列に結合された化学的感知レジスタを含む各々のネットワークで、各々の化
学的感知レジスタが1つのネットワークである、多数の電圧ディバイダネットワ
ークが構成される。基準レジスタは、相対的に低い温度依存性を有するように選
択される。代わりの実施例では、単一の基準レジスタが全ての化学的感知レジス
タと結合される。
FIG. 12B shows an example of a voltage divider network used to measure the resistance of the chemical sensing resistor 1220. Chemical sensing register (Rch
) 1220 is a reference register (R) for configuring a voltage divider network.
ref) 1222 in series. In one embodiment, multiple networks of voltage dividers are constructed, with each network including a chemical sensing resistor serially coupled to a corresponding reference resistor, each chemical sensing resistor being one network. The reference register is selected to have a relatively low temperature dependence. In an alternative embodiment, a single reference resistor is combined with all chemical sensing resistors.

【0055】 図12Aに戻って参照すると、各々の化学的感知レジスタの小さな抵抗値の変
化がネットワークの出力電圧に検出可能な変化をもたらすように、電源1224
が電圧ディバイダネットワークに予め定められた基準電圧(Vref)を供給す
る。基準抵抗値の適宜の選択により、各々の化学的感知レジスタを通る電流は例
えば約25マイクロアンペア(μA)以下に制限することができる。この電流の
小ささは1/fノイズの量を削減し、性能を改善する。
Referring back to FIG. 12A, the power supply 1224 is such that a small resistance change in each chemical sense resistor causes a detectable change in the output voltage of the network.
Supplies a predetermined reference voltage (Vref) to the voltage divider network. By appropriate selection of the reference resistance value, the current through each chemical sensing resistor can be limited to, for example, about 25 microamps (μA) or less. This small current reduces the amount of 1 / f noise and improves performance.

【0056】 抵抗ディバイダネットワークからのアナログ電圧は、マルチプレクサ(MUX
)1226を通ってアナログ−ディジタルコンバーター(ADC)1230に提
供される。MUX1226は、センサモジュール上の化学的感知レジスタを順に
選択する。オプションとして、低ノイズアンプ1228が、ADCの能力を改善
し増加した分解能を提供するために、ディジタル化に先だって電圧を増幅するた
めに用いられることができる。
The analog voltage from the resistive divider network is transferred to the multiplexer (MUX
) 1226 to an analog-to-digital converter (ADC) 1230. The MUX 1226 in turn selects the chemical sensing registers on the sensor module. Optionally, a low noise amplifier 1228 can be used to amplify the voltage prior to digitization in order to improve the ADC's capability and provide increased resolution.

【0057】 ある実施例ではADC1230は、広いダイナミックレンジを有する22ビッ
ト(または以上)デルタ−シグマADCである。これは、ローノイズアンプ12
28が固定の入力(即ち単一の高精度レジスタの使用)に設定されることを可能
にする。商業的に入手可能な低価格デルタ−シグマADCは、1チャンネル当た
り約1ミリ秒の早さのサンプリング速度に達することができる。
In one embodiment, ADC 1230 is a 22-bit (or higher) delta-sigma ADC with wide dynamic range. This is a low noise amplifier 12
Allows 28 to be set to a fixed input (ie use of a single precision register). Commercially available low cost delta-sigma ADCs can reach sampling rates as fast as approximately 1 millisecond per channel.

【0058】 ある実施例では、電源1224により電圧ディバイダネットワークに供給され
る基準電圧は同様にADC1230の基準入力に供給される。内部ADC123
0は、ディバイダネットワーク出力電圧をこの基準電圧と比較して、ディジタル
化された試料を生成する。この図式により、基準電圧の変動に由来するディバイ
ダネットワーク出力電圧の有害な効果は実質的に削減される。
In one embodiment, the reference voltage provided by the power supply 1224 to the voltage divider network is also provided to the reference input of the ADC 1230. Internal ADC123
0 compares the divider network output voltage with this reference voltage to produce a digitized sample. With this scheme, the detrimental effects of the divider network output voltage due to reference voltage variations are substantially reduced.

【0059】 ADC1230からのディジタル化された試料は、以降の処理のためにプロセ
ッサ1210に供給される。プロセッサ1210はまた、タイミング信号をMU
X1226およびADC1230に供給する。データ収集のためのタイミングは
、同様にMUXの選択線を経由しシリアルリンクを経由してADCへ提供される
ことができる。
The digitized sample from ADC 1230 is provided to processor 1210 for subsequent processing. The processor 1210 also sends the timing signals to the MU.
Supply to X1226 and ADC1230. Timing for data collection can also be provided to the ADC via the serial link via the select line of the MUX.

【0060】 図12Cは、eノーズ装置100内の電気回路の他の実施例の図である。図1
2Cでは4つの8−チャンネルマルチプレクサ(MUXes)1256a〜12
56dが柔軟性をより高めるために、提供されている。MUXes1256の入
力は電圧ディバイダネットワーク(図示せず)に結合され、MUXes1256
a〜1256bの出力はそれぞれ4つのアンプ1258a〜1258dに結合さ
れている。MUXes1256の選択線はプロセッサ制御である。外部MUXe
sの使用は、オン時の低い抵抗と高速のスイッチング時間を提供する。アンプ1
258の出力は、ADC1260の4つの入力に結合する。
FIG. 12C is a diagram of another embodiment of the electrical circuit within the e-nose device 100. Figure 1
In 2C, four 8-channel multiplexers (MUXes) 1256a-12
56d is provided for greater flexibility. The inputs of MUXes1256 are coupled to a voltage divider network (not shown), and MUXes1256
The outputs of a-1256b are coupled to four amplifiers 1258a-1258d, respectively. The select lines of MUXes 1256 are processor controlled. External MUXe
The use of s provides low on-resistance and fast switching time. Amplifier 1
The output of 258 couples to the four inputs of ADC 1260.

【0061】 各々のアンプ1258は、ディジタル−アナログコンバータ(DAC)126
2に結合する基準(即ち反転)入力を有する差動アンプである。適宜のオフセッ
ト補正電圧を供給するために、アンプのDCオフセットはADC1260のオフ
セットを測定しかつDAC1262を動作させることによってプロセッサ125
0により制御される。直流ドリフト(即ち化学的感知レジスタのベースライン抵
抗のドリフト)を抑制するために、オフセットは実際の測定に先立って調整され
ることができる。ADC1260をオンボードに配置し差動MUXを使用するこ
とにより、より以上の電気的な安定性が維持される。
Each amplifier 1258 includes a digital-to-analog converter (DAC) 126.
A differential amplifier having a reference (ie, inverting) input coupled to 2. The amplifier DC offset is measured by measuring the offset of the ADC 1260 and operating the DAC 1262 to provide the appropriate offset correction voltage.
Controlled by 0. The offset can be adjusted prior to the actual measurement in order to suppress DC drift (ie, baseline resistance drift of the chemical sensing resistor). Further electrical stability is maintained by placing the ADC 1260 onboard and using a differential MUX.

【0062】 図12Aおよび12Cの実施例では、抵抗値のPPM変化の検出を遂行するた
め電圧ディバイダネットワークで増幅が行われる。50のゲインが1PPMの増
加の検出を提供することを示すことができる。図12Cでは、アンプ1258は
また、ADC1260のフルスケールの入力でサンプリングされた信号に適合す
る。このマッチングは、DC成分の除去(DAC1262を使用)およびAC成
分の増幅により実行される。このようにして、±50%も変化するベースライン
レジスタでさえも1桁のPPM変化を検出することが可能である。
In the embodiment of FIGS. 12A and 12C, amplification is performed in the voltage divider network to perform PPM change detection of resistance. It can be shown that a gain of 50 provides detection of a 1 PPM increase. In FIG. 12C, amplifier 1258 also fits the signal sampled at the full scale input of ADC 1260. This matching is performed by removing the DC component (using DAC 1262) and amplifying the AC component. In this way, it is possible to detect single digit PPM changes even in baseline registers that change by ± 50%.

【0063】 図12Aおよび12Cでは、抵抗値を測定するために用いられたADCは、高
分解能のデルタ−シグマADCを使用して(即ち4チャンネル)実装することが
できる。上述のセンサバイアス法と組み合わされたデルタ−シグマADCの高分
解能は、高い柔軟性と精度をもたらす。現在使用可能なデルタ−シグマADCは
1.4mW程度の低い電力消費で、10Hzで20ビットまたはそれ以上の実効
分解能を、1000Hzで16ビットの分解能を提供することができる。
In FIGS. 12A and 12C, the ADC used to measure the resistance value can be implemented using a high resolution delta-sigma ADC (ie, 4 channels). The high resolution of the delta-sigma ADC combined with the sensor bias method described above provides high flexibility and accuracy. Currently available delta-sigma ADCs can provide an effective resolution of 20 bits or more at 10 Hz and 16 bits at 1000 Hz with low power consumption as low as 1.4 mW.

【0064】 ある実施例では、デルタ−シグマADCは、差動入力、プログラマブルアンプ
、オンクリップ較正およびシリアルペリフェラルインターフェイス(SPI)互
換性を含む。ある実施例では、ADC内部の差動MUXは、(1)増進した効率
的な測定の分解能のためにアースを考慮して配置され、かつ(2)高精度の測定
のために基準電圧を考慮して配置されている。ADCからの状態信号は内部のデ
ィジタルフィルタが安定したときを表示し、そうしてディジタル化のための次の
アナログチャンネルを選択するための表示を提供する。
In one embodiment, the delta-sigma ADC includes differential inputs, programmable amplifiers, on-clip calibration and serial peripheral interface (SPI) compatibility. In one embodiment, the differential MUX inside the ADC is (1) arranged with respect to ground for enhanced and efficient measurement resolution, and (2) with reference voltage for accurate measurements. Are arranged. The status signal from the ADC indicates when the internal digital filter is stable and thus provides an indication to select the next analog channel for digitization.

【0065】 図12Aおよび12Cでは、プロセッサ1210および1260が特定用途集
積回路(ASIC)、ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)、コントローラ
、マイクロプロセッサまたはその他のここに記載された機能を実行するために設
計された回路として、実装されることができる。
In FIGS. 12A and 12C, processors 1210 and 1260 are designed to perform an application specific integrated circuit (ASIC), digital signal processor (DSP), controller, microprocessor or other function described herein. It can be implemented as a circuit.

【0066】 1つまたはそれ以上のメモリ装置が、プログラムコード、データおよびその他
の配置情報を記憶するために提供され、プロセッサの隣に取り付けられる。適切
なメモリ装置は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ダイナミックRAM(D
RAM)、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ(ROM)、プログラマブル
読み出し専用メモリ(PROM)、電気的プログラマブルROM(EPROM)
および電気的消去可能PROM(EEPROM)およびその他のメモリ技術を含
む。メモリのサイズは用途に依存し、必要により容易に拡張することができる。
One or more memory devices are provided for storing program code, data and other placement information and are mounted next to the processor. Suitable memory devices include random access memory (RAM), dynamic RAM (D
RAM), flash memory, read only memory (ROM), programmable read only memory (PROM), electrically programmable ROM (EPROM)
And electrically erasable PROM (EEPROM) and other memory technologies. The size of the memory depends on the application and can be easily expanded if necessary.

【0067】 ある実施例では、プロセッサはeノーズ装置の様々な動作を調整するプログラ
ムコードを実行する。プログラムコードは、ユーザが動作モードと方法を選択す
るのを支援巣、試験を起動する双方向ソフトウェアを含んでいる。eノーズ装置
が試験または動作を実行した後、ユーザーはオプションとして簡略な結果を提示
される。装置がプロセッサと組み込みのアルゴリズムを含む実施例では、複雑な
機能と能力が装置により提供されることができる。単純化したエレクトロニクス
が提供される他の実施例では、eノーズ装置の複雑な機能と能力はオプションと
してPCベースのソフトウェアを用いてホストコンピュータから立ち上げられ駆
動される。
In one embodiment, the processor executes program code that coordinates various operations of the e-nose device. The program code includes interactive software that assists the user in selecting operating modes and methods and launches tests. After the e-nose device has performed a test or operation, the user is optionally presented with brief results. In embodiments where the device includes a processor and embedded algorithms, complex functionality and capabilities may be provided by the device. In another embodiment, where simplified electronics are provided, the complex functionality and capabilities of the e-nose device are optionally launched and driven from a host computer using PC-based software.

【0068】 プロセッサは、センサモジュール内の各々の個々のセンサアレイ装置の温度制
御を提供するために同様に用いられることができる。ある実施例では、各々のセ
ンサアレイ装置が後部ヒータを含むことができる。さらにプロセッサは、適宜の
電熱装置(図示せず)を用いた加熱または冷却のどちらかにより試料室(例えば
図7Aの室710aおよび710b)の温度を制御することができる。
The processor can likewise be used to provide temperature control of each individual sensor array device within the sensor module. In some embodiments, each sensor array device can include a rear heater. Further, the processor can control the temperature of the sample chamber (eg, chambers 710a and 710b of FIG. 7A) by either heating or cooling with a suitable electrothermal device (not shown).

【0069】 プロセッサがある特定の未知の試験試料の変動する抵抗値の測定の組を現すデ
ータを収集した後に、プロセッサは続けてそのデータをメモリ(即ちRAM12
12またはROM1214のどちらか)に記憶された前に収集した基準値の組を
現すデータと関係付ける。この比較は、試料室に存在するアナライトの特定とそ
のようなアナライトの量または濃度の決定を、そのような特定と定量の時間的変
化の検出と同様に容易にする。アナライトの特定と濃度の定量のために適した種
々の分析は、主成分分析、フィッシャーリニヤ分析、ニューラルネットワーク、
遺伝子アルゴリズム、ファジーロジック、パターン認識およびその他のアルゴリ
ズムを含む。分析が完了した後に、結果の情報がディスプレイ120に表示され
るか又はインターフェイス1232を経由してホストコンピュータに転送される
か又はその両方が行われる。
After the processor collects data representing a set of varying resistance measurements of a particular unknown test sample, the processor continues to store that data in memory (ie RAM 12).
12 or ROM 1214) associated with a set of previously collected reference value sets represented. This comparison facilitates the identification of analytes present in the sample chamber and the determination of the amount or concentration of such analytes, as well as the detection of changes in such identification and quantification over time. Various analyzes suitable for identifying analytes and quantifying concentrations include principal component analysis, Fisher linear analysis, neural networks,
Includes genetic algorithms, fuzzy logic, pattern recognition and other algorithms. After the analysis is complete, the resulting information is displayed on display 120 and / or transferred to a host computer via interface 1232.

【0070】 アナライトの特定および試料濃度の決定は、「分析器」により実行されること
ができる。ここで用いられたように、この分析器はプロセッサ(上記のプロセッ
サ1210および1260のようなもの)またはDSPプロセッサ、特別に設計
されたASIC、またはここに記載された分析機能を実行するために設計された
他の回路であってよい。この分析器は同様に、必要な分析機能を実行するように
記述されたプログラムコードを実行する一般用のプロセッサであってよい。
The identification of the analyte and the determination of the sample concentration can be carried out by the "analyzer". As used herein, this analyzer may be a processor (such as processors 1210 and 1260 above) or DSP processor, a specially designed ASIC, or designed to perform the analysis functions described herein. Other circuits may be used. The analyzer may likewise be a general-purpose processor that executes the program code written to perform the necessary analysis functions.

【0071】 以上に記載されたように、指定されたアナライトの特定を容易にするために、
特定の未知の試験試料のセンサからの変数データ(抵抗値のような)メモリに記
憶された前に収集された基準値の組と関係付けられることができる。これらの基
準値は以下に記載されるように、少なくとも2つの適宜の方法の内の一つを用い
て収集されることができる。
As described above, in order to facilitate the identification of the designated analyte,
Variable data from a sensor of a particular unknown test sample (such as resistance value) can be associated with a previously collected set of reference values stored in memory. These reference values can be collected using one of at least two suitable methods, as described below.

【0072】 1つの方法では、既知の標準試料が試料室に提供される。既知の標準試料は、
小さい基準カートリッジ(即ちeノーズ装置内に配置されている)から供給され
ることができる。試料室へのこの標準試料の供給は、プロセッサの制御に基づく
コンパクトなソレノイドバルブにより制御されることができる。既知の標準試料
の使用の利点は、標準試料のアイデンティティの制御の可能性である。このカー
トリッジは周期的に交換されることができる。
In one method, a known standard sample is provided to the sample chamber. Known standards are
It can be supplied from a small reference cartridge (ie located in the e-nose device). The supply of this standard sample to the sample chamber can be controlled by a compact solenoid valve under the control of the processor. An advantage of using known standards is the possibility of controlling the identity of the standard. This cartridge can be replaced periodically.

【0073】 別の方法では、試料室に供給される未知の試験試料が洗浄剤(例えば炭)を通
ってそれが拡散することで、選択的に「ごしごし洗い」されてよい。ここでも、
洗浄剤による試験試料の拡散はコンパクトなソレノイドバルブを経由してプロセ
ッサにより制御されることができる。この変法の利点は、カートリッジが不要で
あることである。洗浄剤は周期的に浄化されるが、標準試料が汚染されないこと
を保証するのは困難であろう。
Alternatively, an unknown test sample supplied to the sample chamber may be selectively “scrubbed” by its diffusion through a cleaning agent (eg charcoal). even here,
The diffusion of the test sample by the cleaning agent can be controlled by the processor via a compact solenoid valve. The advantage of this variant is that no cartridge is required. The cleaning agent is periodically cleaned, but it will be difficult to ensure that the standard sample is not contaminated.

【0074】 図12Aおよび12Cのプロセッサは、データ収集を指揮し、ディジタル信号
処理を実行しかつシリアルペリフェラル装置(SPI経由)、I/O装置、シリ
アル通信(SCI経由)および他の周辺装置の制御を行う。プロセッサにより制
御されることができるシリアル周辺装置は、ADCおよびDAC、32K外部E
PROM(64Kへの拡張性を有す)、集積リアルタイムクロックおよびバッテ
リバックアップ付き32K RAM、2×8−キャラクタドットマトリックスデ
ィスプレイおよびその他を含む。制御可能なI/Oは、5つの別々の温度プロー
ブ(4つがアンプを通って増幅され、トランジスタを用いた4つの独立のヘスタ
ー制御ループに用いられる)、湿度プローブ、2つのプッシュボタン、緑のLE
Dおよびその他を含む。外部装置へのシリアル通信は、ボード上の低電力RS−
232シリアルドライバにより提供される。
The processors of FIGS. 12A and 12C direct data collection, perform digital signal processing and control serial peripheral devices (via SPI), I / O devices, serial communications (via SCI) and other peripherals. I do. Serial peripherals that can be controlled by the processor include ADC and DAC, 32K external E
Includes PROM (extends to 64K), 32K RAM with integrated real-time clock and battery backup, 2x8-character dot matrix display and more. Controllable I / O includes five separate temperature probes (four amplified through an amplifier and used in four independent Hester control loops with transistors), a humidity probe, two push buttons, and a green LE
Includes D and others. Serial communication to an external device uses low power RS-
Provided by the H.232 serial driver.

【0075】 プロセッサはさらに、ディスプレイ、バルブアセンブリおよびポンプのような
周辺装置を制御する。プロセッサはまた、入力装置(例えば図2Aのプッシュボ
タンスイッチ122)をモニターし、かつさらに装置のハウジングに配置された
(例えば図2Aの電気コネクタ126)インターフェイス(例えばRS−232
ドライバ)を経由してホストコンピュータにディジタル交信を提供する。
The processor further controls peripherals such as displays, valve assemblies and pumps. The processor also monitors the input device (eg, pushbutton switch 122 of FIG. 2A) and further interfaces (eg RS-232) located on the housing of the device (eg, electrical connector 126 of FIG. 2A).
Digital communication to the host computer via the driver).

【0076】 図12Cの実施例では、データ収集は(例えば20ビット)デルタ−シグマA
DC、4−チャンネル(即ち12ビット)DAC1262および4つの個別の8
−チャンネル高速アナログMUX1256との交信及び/又は制御を含んでいる
In the example of FIG. 12C, the data acquisition is (eg, 20 bits) Delta-Sigma A.
DC, 4-channel (ie 12-bit) DAC 1262 and 4 separate 8
Includes communication and / or control with a channel high speed analog MUX 1256.

【0077】 オンボードメモリ(即ち外部RAM)は、データログの目的のために提供され
ている。ある実施例では、メモリは32K×8ビットのブロックに組織化されて
いる。ある実施例では、ADCからの各々の試料は24ビットで、メモリを3バ
イト占有する。このようにして、各々の32K−バイトのメモリブロックが10
,666試料のための記憶を提供する。全ての32チャンネルがデータログの目
的に用いられたならば、メモリブロックは333データ点/チャンネルの記憶を
提供する。内蔵する電源がメモリに記憶されたデータを保存し、それは5年以上
の寿命があるように設計されている。ADCのサンプリングレートはプログラム
可能で、データはRS−232インターフェイスを通してホストコンピュータに
ダウンロードされることができる。
On-board memory (ie external RAM) is provided for the purpose of data logging. In one embodiment, the memory is organized into blocks of 32K x 8 bits. In one embodiment, each sample from the ADC is 24 bits and occupies 3 bytes of memory. Thus, each 32K-byte memory block has 10
, 666 provides memory for samples. If all 32 channels were used for data logging purposes, the memory block provides 333 data points / channel storage. An internal power supply stores the data stored in memory, which is designed to have a lifespan of 5 years or more. The sampling rate of the ADC is programmable and the data can be downloaded to the host computer through the RS-232 interface.

【0078】 オンボードのプロセッサとホストコンピュータの間の交信は、リアルタイムま
たは後刻にRS−232インターフェイスを経由して装置を配置しデータをダウ
ンロードするために利用可能である。9600ビット/秒の転送レートが約40
0データ点/秒を転送することができ、より高い転送レートを用いることができ
る。
Communication between the on-board processor and the host computer can be used to deploy the device and download data via the RS-232 interface in real time or at a later time. Transfer rate of 9600 bits / sec is about 40
0 data points / second can be transferred and higher transfer rates can be used.

【0079】 図13A〜13Gは、以上に一般的に概括された測定および分析の手続を実装
した、eノーズ装置により実行される機能段階の適当なフローチャートの実施例
を描いている。これらのフローチャートは、どのようにeノーズ装置が初期化さ
れ、その様々な動作モードを通して制御されるかを示している。ある実施例では
、これらの動作モードは1)正体が既知の試料に装置を曝すことで装置を較正す
るターゲットモード、2)正体不明の試料に装置を曝す定性分析モード、3)残
存試料を除く除去モード、を含んでいる。
13A-13G depict an example of a suitable flow chart of the functional steps performed by an e-nose device implementing the measurement and analysis procedures generally outlined above. These flow charts show how the e-nose device is initialized and controlled through its various modes of operation. In one embodiment, these modes of operation include 1) a target mode in which the instrument is calibrated by exposing the instrument to a sample of known identity, 2) a qualitative analysis mode in which the instrument is exposed to an unidentified sample, and 3) excluding residual samples. The removal mode is included.

【0080】 図13Aは、eノーズ装置のメインプログラムメニューのある実施例のフロー
図を示す。最初にeノーズ装置の種々の電子的な要素(即ちディスプレイおよび
様々な内部データレジスタ)がステップ1312で初期化またはリセットされる
。次にファンクションバックグラウンドサブルーチンが、ステップ1314で実
行される。このサブルーチンは、図13Bに詳しく記述されている。
FIG. 13A shows a flow diagram of an embodiment of the main program menu of the e-nose device. Initially, the various electronic elements of the e-nose device (ie the display and various internal data registers) are initialized or reset at step 1312. The function background subroutine is then executed in step 1314. This subroutine is described in detail in FIG. 13B.

【0081】 ファンクションバックグラウンドサブルーチンが実行された後、プッシュボタ
ンスイッチB1(例えば図2Aのスイッチ122a)が押されているかどうかを
プロセッサが決定する、ステップ1316にプログラムが進む。もしそうである
場合は、装置の動作モードが次に引き続くモード(即ちターゲットモードから定
性分析モード)に増進する、ステップ1318にプログラムが進む。その後、ス
テップ1314にプログラムが戻り、ファンクションバックグラウンドサブルー
チンを再度実行する。装置の動作モードの増進は、スイッチB1がもはや押され
ていないとステップ1316で決定されるまで続く。
After the function background subroutine is executed, the program proceeds to step 1316, where the processor determines if pushbutton switch B1 (eg switch 122a of FIG. 2A) is pressed. If so, the program proceeds to step 1318, where the operating mode of the device advances to the next successive mode (ie, target mode to qualitative analysis mode). Then, the program returns to step 1314 to execute the function background subroutine again. The enhancement of the operating mode of the device continues until it is determined in step 1316 that switch B1 is no longer pressed.

【0082】 ステップ1316で、プッシュボタンB1が押されていない(又はもはや押さ
れていない)と決定されたならば、プッシュボタンスイッチB2(例えば図2A
のスイッチ122b)が押されているかどうかをプロセッサが決定する、ステッ
プ1316にプログラムが進む。もしスイッチB2が押されていないならば、プ
ログラムはアイドルループ1322を経由してステップ1314に戻り、ファン
クションバックグラウンドサブルーチンを再度実行する。それと異なり、ステッ
プ1320でプッシュボタンB2が押されていると決定されたならば、プログラ
ムは選択された動作モードを実行するために進む。これは、図13Cに描かれた
フローチャートにより達成される。図13Bは、ファンクションバックグラウン
ドサブルーチン(ステップ1314)の実施例のフロー図を示す。ステップ13
30で、ユーザーにより選択された測定とパラメーターを現す信号(即ちセンサ
モジュールの試料室内の温度と湿度)が装置を検出するために配置されたADC
(同様に内部ADCと称す)から読まれる。プッシュボタンスイッチの状態(例
えば図2Aのスイッチ122a〜122c)が、内部ADCからの信号に基づい
てステップ1332で決定される。センサモジュールの種々のセンサアレイ装置
上に配置された、ヒータを制御する信号がステップ1334で更新される。化学
的感知レジスタおよびそれらに対応する基準レジスタにより構成された、ディバ
イダネットワークの測定を現す信号がステップ1336でADC装置(同様に外
部ADCと称する)から読まれる。最後にステップ1338で、プロセッサがシ
リアルデータラインを経由してホストコンピュータから受け取った任意のコマン
ドを処理する。そのようなコマンドは、例えばターゲット動作モードでeノーズ
装置に供給される種々の標準試料の正体に関するプログラム情報を含むことがで
きる。こうして、ファンクションバックグラウンドサブルーチンが終了する。
If it is determined in step 1316 that pushbutton B1 is not (or is no longer pressed) pushbutton switch B2 (eg, FIG. 2A).
The processor proceeds to step 1316, where the program determines if switch 122b) has been pressed. If switch B2 is not pressed, the program returns to step 1314 via idle loop 1322 and executes the function background subroutine again. Alternatively, if in step 1320 it is determined that push button B2 is pressed, the program proceeds to execute the selected mode of operation. This is accomplished by the flow chart depicted in Figure 13C. FIG. 13B shows a flow diagram of an example of a function background subroutine (step 1314). Step 13
At 30, a signal representing the measurement and parameters selected by the user (ie temperature and humidity in the sample chamber of the sensor module) is positioned to detect the instrumentation of the ADC.
(Also referred to as internal ADC). The state of the push button switch (eg, switches 122a-122c in FIG. 2A) is determined in step 1332 based on the signal from the internal ADC. The signals controlling the heaters located on the various sensor array devices of the sensor module are updated in step 1334. The signals representing the measurements of the divider network, constituted by the chemical sensing registers and their corresponding reference registers, are read from the ADC device (also referred to as external ADC) in step 1336. Finally, in step 1338, the processor processes any commands received from the host computer via the serial data line. Such commands can include, for example, program information regarding the identities of various standard samples supplied to the e-nose device in the target operating mode. Thus, the function background subroutine ends.

【0083】 図13Cは、どの動作モードが実行されるか決定するためのサブルーチンの実
施例のフロー図を示す。ステップ1340で、選択された動作モードがターゲッ
トモードかどうかの決定がなされる。もしそうでない場合は、ステップ1342
で選択された動作モードが定性分析モードがどうかの決定がなされる。普通には
全ての指定されたターゲット試料に対しターゲットモードサブルーチンが実行さ
れた後にのみ、定性分析モードが選択される。選択された動作モードが定性分析
モードである場合は、ステップ1344で定性分析モードサブルーチン(図13
Eに描かれている)をプログラムは実行する。
FIG. 13C shows a flow diagram of an embodiment of a subroutine for determining which operating mode is executed. At step 1340, a determination is made whether the selected operating mode is the target mode. If not, step 1342
It is determined whether the operation mode selected in step 1 is the qualitative analysis mode. Normally, the qualitative analysis mode is selected only after the target mode subroutine has been executed for all specified target samples. If the selected operation mode is the qualitative analysis mode, in step 1344 the qualitative analysis mode subroutine (see FIG.
The program executes (see E).

【0084】 それと異なり、選択された動作モードが定性分析モードでない場合は、ステッ
プ1346で選択された動作モードが除去モードであるかどうかの決定がなされ
る。もしそうであれば、プログラムはステップ1348で除去モードサブルーチ
ン(図13Fに描かれている)を実行する。そうでなければ、プログラムはステ
ップ1350で除去ターゲットモードサブルーチン(図13Gに描かれている)
を実行する。除去ターゲットモードはデフォルトのモードである。
Otherwise, if the selected operating mode is not the qualitative analysis mode, then a determination is made in step 1346 whether the selected operating mode is the removal mode. If so, the program executes the remove mode subroutine (depicted in FIG. 13F) at step 1348. Otherwise, the program proceeds to step 1350, Remove Target Mode Subroutine (depicted in FIG. 13G).
To execute. The removal target mode is the default mode.

【0085】 ステップ1340に戻ると、選択された動作モードがターゲットモードである
と決定された場合、プログラムはファンクションバックグラウンドサブルーチン
が実行されるステップ1352に進む。上記に記載したように、これは内部およ
び外部のADCに更新された値を提供する。その後ステップ1354で、プッシ
ュボタンスイッチB1およびB2が同時に押されているかどうかが決定される。
もしそうであれば、プログラムはターゲットモードを実行せずその代わりにアイ
ドルループ(図13Aのステップ1322)に戻る。
Returning to step 1340, if the selected operating mode is determined to be the target mode, the program proceeds to step 1352 where a function background subroutine is executed. As described above, this provides updated values to the internal and external ADCs. Thereafter, in step 1354, it is determined whether push button switches B1 and B2 are simultaneously depressed.
If so, the program does not execute target mode and instead returns to the idle loop (step 1322 of FIG. 13A).

【0086】 そうでなければ、両方のプッシュボタンスイッチB1およびB2が同時に押さ
れていないとステップ1354で決定された場合は、プログラムはスイッチB1
が押されていたかどうかが決定されるステップ1356に進む。もしそうであっ
た場合は、プログラムは特定のターゲット番号が歩進されるステップ1358に
進む。ある実施例では、eノーズ装置は多数(例えば8)の異なったターゲット
試料を測定するために配置され、ステップ1358は測定のために装置に吸入さ
れるべき特定のターゲット試料をオペレータが選択できるようにする。これらの
ターゲット試料の正体は事前にホストコンピュータから装置にロードされている
。その後プログラムはファンクションバックグラウンドサブルーチンを実行する
ためにステップ1352に戻る。スイッチB1が押されたと決定される度に、プ
ログラムは事前にロードされたターゲット試料の全数を通って歩進する、このル
ープを通してサイクルする。
Otherwise, if it is determined in step 1354 that both pushbutton switches B1 and B2 have not been pressed simultaneously, the program switches to switch B1.
Proceed to step 1356, where it is determined if was pressed. If so, the program proceeds to step 1358 where the specific target number is stepped. In one embodiment, the e-nose device is arranged to measure a large number (eg, 8) of different target samples and step 1358 allows the operator to select a particular target sample to be aspirated into the device for measurement. To The identities of these target samples were previously loaded into the device from the host computer. The program then returns to step 1352 to execute the function background subroutine. Each time switch B1 is determined to have been pressed, the program cycles through this loop, stepping through the total number of preloaded target samples.

【0087】 スイッチB1が押されなかったとステップ1356で決定された場合は、プロ
グラムはスイッチB2が押されたかどうかを決定するステップ1360に進む。
もしそうでなかった場合は、プログラムはファンクションバックグラウンドサブ
ルーチンを実行するステップ1352に戻る。そうでなければ、スイッチB2が
ちょうど押されたとステップ1360で決定された場合は、プログラムはターゲ
ットモードサブルーチン(図13Dに描かれている)を実行するためにステップ
1362に進む。
If it is determined in step 1356 that switch B1 was not pressed, the program proceeds to step 1360 which determines if switch B2 was pressed.
If not, the program returns to step 1352 which executes the function background subroutine. Otherwise, if it is determined in step 1360 that switch B2 has just been pressed, the program proceeds to step 1362 to execute the target mode subroutine (depicted in FIG. 13D).

【0088】 図13Dは、ターゲットモードサブルーチンのある実施例のフロー図を示す。
ステップ1370で、外部ADCから最も新しく更新された測定の組が回収され
る。これらの測定はセンサモジュールの32の化学的感知レジスタのベースライ
ン抵抗値を表している。次に、指定されたターゲット試料をセンサモジュールの
試料室に吸入するために、ステップ1372でポンプが調整される。次にステッ
プ1374で、新しい測定の組が外部ADCから回収される。この新しい測定の
組は、試料室に吸入されたターゲット試料に反応した、32の化学的感知レジス
タの抵抗値を表している。
FIG. 13D shows a flow diagram of one embodiment of the target mode subroutine.
At step 1370, the most recently updated set of measurements is retrieved from the external ADC. These measurements represent the baseline resistance of the 32 chemical sensing resistors of the sensor module. The pump is then adjusted in step 1372 to draw the designated target sample into the sample chamber of the sensor module. Then, in step 1374, a new set of measurements is retrieved from the external ADC. This new set of measurements represents the resistance values of 32 chemosensing resistors in response to a target sample drawn into the sample chamber.

【0089】 ステップ1376では、この特定のターゲットの蒸気に対する32の抵抗の測
定値(即ち「応答ベクトル」)が正規化される。ある実施例では、この正規化は
全ての32の測定値の和を1×10の6乗に揃える。このターゲット試料に対す
る正規化された応答ベクトルは、次にステップ1378でメモリに記憶される。
最後にステップ1380で、ポンプとバルブアセンブリが試料室にクリーンエア
を導入するために配置される。こうしてターゲットモードサブルーチンは終了し
、プログラムはアイドルループ(図13Aのステップ1322)に戻る。
At step 1376, the 32 resistance measurements (ie, “response vector”) to this particular target vapor are normalized. In one embodiment, this normalization aligns the sum of all 32 measurements to 1 × 10 6. The normalized response vector for this target sample is then stored in memory at step 1378.
Finally, in step 1380, a pump and valve assembly is placed to introduce clean air into the sample chamber. Thus, the target mode subroutine ends and the program returns to the idle loop (step 1322 in FIG. 13A).

【0090】 図13Eは、定性分析モードサブルーチンのある実施例のフロー図を示す。図
13Eのステップ1390,1392,1394および1396は、それぞれ図
13Dのステップ1370、1372,1374および1376と同様である。
ステップ1396で計算された未知の試料に対する正規化された応答ベクトルが
、ステップ1398でターゲットモードサブルーチン(図13D)を通るより早
い通過により決定されメモリに記憶された、種々のターゲット試料に対する正規
化された応答ベクトルと比較される。特にそれぞれの正規化された応答ベクトル
の間の差がステップ1398で計算され、最少の差のベクトルがステップ131
00で決定(即ち最少自乗平均分析)される。同様にステップ13100では、
その決定の結果がディスプレイ上に表示される。最後にステップ13102で、
ポンプとバルブアセンブリが試料室にクリーンエアを導入するために調整される
。こうして定性分析モードサブルーチンは終了し、プログラムはアイドルループ
(図13Aのステップ1322)に戻る。
FIG. 13E shows a flow diagram of one embodiment of the Qualitative Analysis Mode Subroutine. Steps 1390, 1392, 1394 and 1396 of FIG. 13E are similar to steps 1370, 1372, 1374 and 1376 of FIG. 13D, respectively.
The normalized response vector for the unknown sample calculated in step 1396 is normalized to the various target samples determined in step 1398 by the faster passage through the target mode subroutine (FIG. 13D) and stored in memory. Response vector. In particular, the difference between each normalized response vector is calculated in step 1398 and the vector of least difference is calculated in step 131.
00 (i.e. least mean squares analysis). Similarly, in step 13100,
The result of that decision is displayed on the display. Finally in step 13102,
The pump and valve assembly is adjusted to introduce clean air into the sample chamber. Thus, the qualitative analysis mode subroutine ends, and the program returns to the idle loop (step 1322 in FIG. 13A).

【0091】 図13Fは、除去モードサブルーチンのある実施例のフロー図を示す。ステッ
プ13120でポンプとバルブアセンブリが取り込みポートを経由して試料室に
クリーンエアを導入するために調整される。こうしてプログラムはアイドルルー
プ(図13Aのステップ1322)に戻る。
FIG. 13F shows a flow diagram of one embodiment of the remove mode subroutine. At step 13120, the pump and valve assembly is adjusted to introduce clean air into the sample chamber via the intake port. Thus the program returns to the idle loop (step 1322 of Figure 13A).

【0092】 図13Gは、除去ターゲットモードサブルーチンのある実施例のフロー図を示
す。ステップ13130でメモリに記憶されたターゲット試料の全てが消去され
る。こうしてプログラムはアイドルループ(図13Aのステップ1322)に戻
る。
FIG. 13G shows a flow diagram of one embodiment of the remove target mode subroutine. In step 13130 all of the target sample stored in memory is erased. Thus the program returns to the idle loop (step 1322 of Figure 13A).

【0093】 図14は、eノーズ装置用のメニュー選択のある実施例の図を示す。図14で
メインメニュー1408は、特定のeノーズ装置用に利用可能な測定モードを表
示する。利用可能なモードは、例えばeノーズ装置内に組み込まれた特定のモジ
ュールに依存することができる。ある実施例では、以下のモード、定性分析、定
量分析(Qu)、プロセス制御(PC)、データログ(DL)、訓練および診断
がメインメニューで利用可能である。メニュースクリーン1408でのメニュー
モード選択の実施に際して、利用可能な方法の組から特定の方法を選択するよう
にユーザに問い合わせるメニュースクリーン1410が現れる。
FIG. 14 shows a diagram of an embodiment with menu selections for an e-nose device. The main menu 1408 in FIG. 14 displays the measurement modes available for a particular e-nose device. The available modes can depend on, for example, the particular module installed within the e-nose device. In one embodiment, the following modes, qualitative analysis, quantitative analysis (Qu), process control (PC), data log (DL), training and diagnostics are available in the main menu. Upon making a menu mode selection on menu screen 1408, a menu screen 1410 appears that asks the user to select a particular method from the set of available methods.

【0094】 IDメソッドオプションの選択により、定性分析を始めるためには「臭い嗅ぎ
」、又はメインメニューに戻るためには「キャンセル」を押すようにユーザーに
問い合わせるメニュースクリーン1412が現れる。臭い嗅ぎオプションの選択
に際して、eノーズ装置はメニュースクリーン1414に示された定性分析プロ
セスを始め、プロセスの完了に際してメニュースクリーン1416に示された結
果を提供する。ユーザーは、その結果を保存するオプションを提供される。
Upon selection of the ID method option, a menu screen 1412 appears that asks the user to press “sniff” to begin the qualitative analysis or “cancel” to return to the main menu. Upon selection of the sniff option, the e-nose device initiates the qualitative analysis process shown on menu screen 1414 and provides the results shown on menu screen 1416 upon completion of the process. The user is offered the option to save the result.

【0095】 Quメソッドオプションの選択により、ユーザーにターゲットを選択するよう
に問い合わせるメニュースクリーン1420が現れる。ターゲットの正体が未知
であれば、メニュースクリーン1422はユーザーに未知のターゲットを特定す
るために臭い嗅ぎを実行するオプションを提供する。臭い嗅ぎオプションの選択
に際して、eノーズ装置はメニュースクリーン1424に示された定性分析プロ
セスを始め、プロセスの完了に際してメニュースクリーン1426に示すように
正体を提供する。試料が一度定性分析されるか又は正体が初めから既知である場
合は、ターゲットはメニュースクリーン1430で定量分析されることができ、
プロセスの完了に際してメニュースクリーン1432で示すように結果を提供す
る。
Selecting the Qu method option brings up a menu screen 1420 that asks the user to select a target. If the identity of the target is unknown, menu screen 1422 provides the user with the option to perform a sniff to identify the unknown target. Upon selection of the sniff option, the e-nose device initiates the qualitative analysis process shown on menu screen 1424 and provides identity as shown on menu screen 1426 upon completion of the process. If the sample is qualitatively analyzed once, or if its identity is already known, the target can be quantitatively analyzed on the menu screen 1430,
Upon completion of the process, the results are provided as shown by menu screen 1432.

【0096】 PCメソッドオプションの選択により、プロセスを制御するためには「臭い嗅
ぎ」、又はメインメニューに戻るためには「キャンセル」を押すようにユーザー
に問い合わせるメニュースクリーン1440が現れる。臭い嗅ぎオプションの選
択に際して、eノーズ装置はメニュースクリーン1442に示されたプロセスコ
ントロールを始め、メニュースクリーン1444に示されるように状況報告を提
供する。
Upon selection of the PC method option, a menu screen 1440 appears that asks the user to press “sniff” to control the process or “cancel” to return to the main menu. Upon selection of the sniff option, the e-nose device initiates the process controls shown on menu screen 1442 and provides status reports as shown on menu screen 1444.

【0097】 DLメソッドオプションの選択により、データログを始めるためには「臭い嗅
ぎ」、又はメインメニューに戻るためには「キャンセル」を押すようにユーザー
に問い合わせるメニュースクリーン1450が現れる。臭い嗅ぎオプションの選
択に際して、eノーズ装置はメニュースクリーン1452に示されたデータログ
を始め、メニュースクリーン1454に示されるように状況報告を提供する。
Upon selection of the DL method option, a menu screen 1450 appears that asks the user to press “sniff” to begin data logging or “cancel” to return to the main menu. Upon selection of the sniff option, the e-nose device initiates the data log shown on menu screen 1452 and provides status reports as shown on menu screen 1454.

【0098】 訓練オプションの選択によりユーザーに多くの訓練メソッドの1つを選択する
ように問い合わせるメニュースクリーン1460が現れる。ユーザーがある特定
のメソッドを選択しユーザーに多くのターゲットの1つを選択するように問い合
わせるメニュースクリーン1462が現れる。臭い嗅ぎオプションの選択に際し
て、eノーズ装置はメニュースクリーン1466に示されるようにユーザーによ
り選択されたメソッドとターゲットの訓練プロセスを始める。
Selecting a training option brings up a menu screen 1460 that asks the user to select one of many training methods. A menu screen 1462 appears that asks the user to select a particular method and to select one of many targets. Upon selection of the sniff option, the e-nose device begins the training process for the method and target selected by the user, as shown in menu screen 1466.

【0099】 診断オプションの選択によりユーザーに診断を起動するために選択するように
問い合わせるメニュースクリーン1470が現れる。例えばRS−232ポート
、USBポート、センサレンジ試験、メモリ、プロセッサおよびプログラムチェ
ックサムの可能な診断が含まれている。ユーザーはある特定の診断を選択し、ユ
ーザーに多くのターゲットの1つを選択するように問い合わせるメニュースクリ
ーン1462が現れる。臭い嗅ぎオプションの選択に際して、eノーズ装置はメ
ニュースクリーン1472に示されるように選択された診断試験を始め、メニュ
ースクリーン1472に示されるように診断結果を提供する。
Selection of a diagnostic option causes a menu screen 1470 to appear that asks the user to select to launch diagnostics. Includes possible diagnostics of eg RS-232 port, USB port, sensor range test, memory, processor and program checksum. The user selects a particular diagnostic and a menu screen 1462 appears prompting the user to select one of many targets. Upon selection of the sniff option, the e-nose device initiates the selected diagnostic test as shown in menu screen 1472 and provides diagnostic results as shown in menu screen 1472.

【0100】モジュール設計 本発明のある特定の観点においてeノーズ装置は、モジュール部分を用いて設
計される。例えば、ノーズ、フィルタ、マニホルド、センサモジュール、動力パ
ック、プロセッサ、メモリその他を、任意選択で必要に応じて取り付けまたは交
換することができるモジュール内に配置することができる。モジュール式設計は
多くの利点を提供し、そのいくつかは下記の特性、すなわち交換可能、取外し可
能、取替え可能、アップグレード可能、かつ非固定的であることと関係する。
Modular Design In one particular aspect of the invention, the e-nose device is designed with modular parts. For example, the nose, filter, manifold, sensor module, power pack, processor, memory, etc. can be placed in a module that can be optionally installed or replaced as needed. The modular design offers many advantages, some of which relate to the following characteristics: interchangeable, removable, replaceable, upgradeable and non-fixed.

【0101】 モジュール式設計によってeノーズ装置は様々な産業において、様々な用途に
使用されるように設計することができる。例えば、多重センサモジュール、フィ
ルタなどを、測定される試料のリストが膨らむにつれて加えることができる。 また、ある特定の実施例において、モジュール式設計は改良された性能を提供
することができる。特別な一組の試験試料の正確な測定値を提供するために様々
なモジュール(すなわち、ノーズ、フィルタ、マニホルド、センサモジュールな
ど)を設計することができる。別のモジュールを別の試料の測定に用いることが
できる。したがって、性能が小型のポータブルeノーズ装置の使用により犠牲に
されることはない。例えば、高分子量のアナライトを検出するには、ある特別の
ノーズ・チップを差し込む。次いで、低分子量のアナライトを検出するには、別
のノーズ・チップを差し込むことができる。
The modular design allows the e-nose device to be designed for use in a variety of industries and for a variety of applications. For example, multiple sensor modules, filters, etc. can be added as the list of samples to be measured grows. Also, in certain embodiments, the modular design can provide improved performance. Various modules (ie, nose, filters, manifolds, sensor modules, etc.) can be designed to provide accurate measurements for a particular set of test samples. Different modules can be used for measuring different samples. Therefore, performance is not sacrificed by the use of a small portable e-nose device. For example, to detect high molecular weight analytes, plug in a special nose tip. Another nose tip can then be plugged in to detect low molecular weight analytes.

【0102】 また、モジュール式設計は結果的に経済性に優れたeノーズ設計をもたらすこ
とができる。構成要素のいくつかは容易に交換することができるので、一つの特
別な構成要素が損耗した場合、eノーズ装置全体を廃棄する必要はない。故障し
た構成要素のみが交換される。 また、ある特定の実施例において、モジュール式設計はアップグレード可能な
設計を提供することができる。例えば、プロセッサとメモリのモジュール(個々
に、または組み合わせて)を新技術により、または必要に応じて特別な用途向け
にアップグレードすることのできる電子ユニット内に配置してもよい。メモリモ
ジュールを簡単に入れ替えることにより追加のメモリを備え、より多くのデータ
を保管してもよい。また、eノーズ装置に挿入するプログラムモジュールに、分
析アルゴリズムを含ませることができる。次いで、プログラムモジュールを望み
通りに入れ替えることができる。 また、モジュール式設計は使い捨てモジュールを備えることができる。これは
、例えば毒性のある試料を分析する場合に有利である可能性がある。
The modular design can also result in an economical e-nose design. Since some of the components can be easily replaced, it is not necessary to dispose of the entire e-nose device if one particular component becomes worn. Only failed components are replaced. Also, in certain embodiments, the modular design can provide an upgradeable design. For example, the processor and memory modules (individually or in combination) may be located in an electronic unit that may be upgraded by new technology or as needed for a particular application. Additional data may be provided by simply swapping memory modules to store more data. Also, an analysis algorithm can be included in the program module inserted into the e-nose device. The program modules can then be swapped as desired. Also, the modular design can include disposable modules. This can be advantageous, for example, when analyzing toxic samples.

【0103】ノーズ 上記実施例において、eノーズ装置は外側にサンプリング棒(あるいはノーズ
またはスノート)を備える。ノーズは、簡単な1/4回転型、ねじ、スナップ式
機械的配列体、およびその他の相互連結機構など機械的な連結機構を用いて装置
に取り付けることができる。ノーズ構成要素を製造するには射出成形可能な材料
などの多くの材料を用いることができる。 ある特定の実施例において、ノーズは相互に交換可能であり、標準ルーアによ
る相互連結を用いる。例えば、ノーズは長さ約1インチから約50インチ(約2
.5cmから約127cm)、好ましくは長さ約6インチから約20インチ(約
15cmから約51cm)である。ノーズは、任意選択でうね状、あるいは長い
可撓性のホースまたは可撓性のスノーケルであってもよい。いくつかの実施例に
おいて、ノーズは嗅覚末端にルーア針を有する。任意選択でノーズは内圧に耐え
、圧力弁に接合される。
Nose In the above embodiment, the e-nose device has a sampling rod (or nose or snout) on the outside. The nose can be attached to the device using mechanical interlocking features such as simple quarter turn, screws, snap mechanical arrays, and other interconnections. Many materials, such as injection moldable materials, can be used to manufacture the nose component. In one particular embodiment, the noses are interchangeable and use standard luer interconnections. For example, the nose has a length of about 1 inch to about 50 inches (about 2 inches).
. 5 cm to about 127 cm), preferably about 6 inches to about 20 inches (about 15 cm to about 51 cm) in length. The nose may optionally be ridged or a long flexible hose or flexible snorkel. In some embodiments, the nose has a luer needle at the olfactory end. Optionally the nose withstands the internal pressure and is joined to the pressure valve.

【0104】 図3Bに示すようにノーズには様々な寸法および形状を与えることができる。
例えばノーズ130dは、例えばガスをサンプリングする場合に有利な広い開口
部を備える。これに対し、ノーズ130fは特定の部位でのサンプリングに、よ
り適した尖った先端を備える。 いくつかの別の実施例において、試験試料の受け入れのために取入れポート(
取入れポート132など)を用いることができる。取入れポートは外側のノーズ
と置き換え、またはそれに追加することができる。
As shown in FIG. 3B, the nose can be provided with various sizes and shapes.
For example, the nose 130d has a wide opening which is advantageous when sampling gas, for example. In contrast, the nose 130f has a sharp tip that is more suitable for sampling at a specific site. In some alternative embodiments, an intake port (
Intake port 132, etc.) can be used. The intake port can replace or be added to the outer nose.

【0105】センサモジュール ある特定の観点において、特別な種類の蒸気に特に敏感なようにセンサモジュ
ール内の化学的な高感度センサを作ることができる。例えば、そのようなモジュ
ールの一つのアレイには、水、アルコール、およびケトン類などの極性のアナラ
イトを識別するのに適切な蒸気センサを組み込むことができる。このような蒸気
センサとして用いられる好適な極性のポリマの例には、ポリ(4−ビニルフェノ
ール)およびポリ(4−ビニルピロリドン)がある。
Sensor Modules In certain aspects, chemical sensitive sensors within the sensor module can be made to be particularly sensitive to a particular type of vapor. For example, one array of such modules can incorporate suitable vapor sensors to identify polar analytes such as water, alcohols, and ketones. Examples of suitable polar polymers for use in such vapor sensors include poly (4-vinylphenol) and poly (4-vinylpyrrolidone).

【0106】 任意選択で、選択抵抗を有する同定用レジスタ(図示されていない)によりセ
ンサモジュールの同定を行なうことができる。したがって、このような各センサ
モジュールの化学的な高感度レジスタに収集された定まっていない抵抗測定値を
処理する前に、プロセッサは同定用レジスタの抵抗を測定する。この方法で、始
めにモジュールの化学的な高感度レジスタの性質を確かめることができる。 アナライトの検出機構は前述の国際特許出願第WO99/08105号に開示
されている。
The identification of the sensor module can optionally be carried out by means of an identification register (not shown) with a selective resistance. Therefore, the processor measures the resistance of the identification register prior to processing the undefined resistance measurements collected in the chemical sensitive register of each such sensor module. In this way, the nature of the module's chemically sensitive resistors can be ascertained first. The analyte detection mechanism is disclosed in the aforementioned International Patent Application No. WO99 / 08105.

【0107】ディスプレイ いくつかの実施例において、ディスプレイは液晶表示装置(LCD)である。
別の実施例においては、ディスプレイは装置が文字情報およびグラフィックスを
表示することが可能なグラフィカルLCDである。この型のディスプレイは高品
質の所産の対話による過程を提供する。LCDモジュールの例には、スクリーン
サイズ57.56mm×35.99mm、0.8ドットピッチを備えた解像度3
20×200、および画面を屈折して横断するLEDエッジバックライトを有す
るEPSON EG7502(TCM AO822)などのEpson社製のも
のがある。また、様々な他のLCDモジュールも適している。好ましいLCDモ
ジュールは、下記の特徴の1つまたは複数を呈する。すなわち、(1)より小さ
いが快適に見ることのできる表示面積を可能にする、より高い解像度(320×
200、および細かいドットピッチ)、(2)低い電力消費(例えば、3mWか
ら9mW)、(3)マルチラインスキャンニング(アクティブアドレス)技術、
(4)統合された「タッチパネル」、(5)統合された電源およびコントローラ
チップ、(6)より小さなモジュール用のLEDバックライト、(7)ビデオと
共用できるディスプレイなどの特徴である。
Display In some embodiments, the display is a liquid crystal display (LCD).
In another embodiment, the display is a graphical LCD that allows the device to display textual information and graphics. This type of display provides a high quality product interaction process. An example of an LCD module is a screen size 57.56 mm x 35.99 mm, resolution 3 with 0.8 dot pitch.
Some are from Epson, such as the EPSON EG7502 (TCM AO822), which has a 20 × 200, and LED edge backlight that refracts and traverses the screen. Various other LCD modules are also suitable. Preferred LCD modules exhibit one or more of the following features. That is, a higher resolution (320 ×) that is smaller than (1) but allows a comfortable viewing area.
200 and fine dot pitch), (2) low power consumption (eg 3 mW to 9 mW), (3) multi-line scanning (active address) technology,
Features include (4) integrated "touch panel", (5) integrated power and controller chip, (6) LED backlight for smaller modules, (7) display that can be shared with video.

【0108】入力装置 ある特定の実施例において、eノーズ装置は任意選択で押しボタン、キーパッ
ド、キーボード、タッチスクリーン、スイッチ類、その他の入力機構、または上
記の組合わせなどの入力装置を含む。キーパッドは様々な材料で製作することが
できる。ある特定の実施例において、キーパッドはシリコーンゴムから成形され
、手袋をはめた手に押し応えのある感じをもたらし有利である。さらに、任意選
択で操作制御をキーパッドおよびボタン類に組み込むことができる。例えば、任
意選択で「匂い吸入」ボタンをキーパッド内に位置決めすることができる。
Input Devices In certain embodiments, the e-nose device optionally includes input devices such as push buttons, keypads, keyboards, touch screens, switches, other input mechanisms, or combinations of the above. The keypad can be made of various materials. In one particular embodiment, the keypad is molded from silicone rubber and advantageously provides a gloved hand with a responsive feel. Additionally, operational controls can optionally be incorporated into the keypad and buttons. For example, an "smell inhalation" button can optionally be positioned in the keypad.

【0109】 キーパッドは任意選択で薄膜式キーパッドであってもよい。これを実装するに
はキーパッドをアクリル樹脂、マイラ、PC、またはその他の適切な材料の積層
シートにより形成する。匂い吸入用ドームを用いて利用者に対し押し応えの感じ
をより大きくすることができる。所産のグラフィックスをキーボードに組み込む
ことができる。有利にはキーパッドはグラフィックスと共に柔軟性を有し、清掃
しやすく、防水性を有する。これに加えてキーパッドはストローク距離が小さく
なるように構成される。ある別の例では「匂い吸入」ボタンなどにマイクロスイ
ッチを用いて、さらに「クリック」の押し応えの感じを強め、低レベルの可聴信
号を発生させる。
The keypad may optionally be a thin film keypad. To implement this, the keypad is formed from a laminated sheet of acrylic resin, mylar, PC, or other suitable material. The odor inhalation dome can be used to make the user feel more responsive. Native graphics can be built into the keyboard. The keypad is preferably flexible with graphics, easy to clean and waterproof. In addition to this, the keypad is configured to have a small stroke distance. In another example, a microswitch is used for a "smell inhalation" button or the like to further enhance the feeling of "click" response and generate a low level audible signal.

【0110】 ある特定の実施例において、eノーズ装置は任意選択でポインタを備える。ポ
インタは応用の幅をより大きくし、現場で使い易くするので有利である。ある特
定の観点においては、ポインタをバーコードの読み取りに用いて在庫管理を容易
にすることができる。さらに、装置は任意選択でパッドを備える。パッドは現場
、練習、または研究用などの応用の幅に対処している。 eノーズ装置は、任意選択でタッチスクリーンなどの他の入力装置を備える。
好適なタッチスクリーンにはアナログ抵抗型のものがある。その他のタッチスク
リーンにはPDA、GPSおよび他の製品のタッチスクリーンと類似のものがあ
る。さらに他のタッチスクリーンには、任意選択で電池を使わないスタイラスな
ど、専用のスタイラスを有する電磁共振型のものがある。これに加えて、タッチ
スクリーンには静電式、GSAW、ならびにアナログ抵抗および容量式のものが
あるがこれに限定されない。アナログ抵抗型タッチスクリーンは、高および低解
像度が容易に得られるので好ましい。
In a particular embodiment, the e-nose device optionally comprises a pointer. Pointers are advantageous because they allow a wider range of applications and are easier to use in the field. In one particular aspect, pointers can be used to read barcodes to facilitate inventory management. Further, the device optionally comprises a pad. Pads address a range of applications such as field, practice, or research. The e-nose device optionally comprises other input devices such as a touch screen.
Suitable touch screens are analog resistive. Other touch screens include those similar to touch screens on PDAs, GPS and other products. Still other touch screens are those of the electromagnetic resonance type, which have a dedicated stylus, such as an optional battery-less stylus. Additionally, touch screens include, but are not limited to, electrostatic, GSAW, and analog resistive and capacitive. Analog resistive touch screens are preferred because high and low resolutions are easily obtained.

【0111】 ある特定の実施例において、eノーズ装置は、装置の現行モードに関する一般
的および特定の情報を提供することにより利用者に知らせる。装置のオペレータ
は、どのような選択肢が可能であるかを知ることができる。ガイドラインおよび
手引き書は、利用者とその所産との対話を助けるために利用できる。ある例では
、説明および指示は簡潔で、具体的かつ明確である。グラフィックスおよびアイ
コンは、その所産との相互作用を通して利用者を助ける。利用者は、必要なとき
装置を停止し、適切な以前のスクリーンに戻す手順を与えられる。これらの様々
な特徴は共同して迅速、簡単、かつ信頼性のある装置の相互作用を提供する。
In one particular embodiment, the e-nose device informs the user by providing general and specific information about the current mode of the device. The operator of the device can know what options are available. Guidelines and handbooks can be used to help users interact with their product. In some instances, the explanations and instructions are concise, concrete and clear. Graphics and icons help the user through interaction with their artifact. The user is instructed to shut down the device when necessary and return to the appropriate previous screen. Together, these various features provide a quick, easy, and reliable device interaction.

【0112】 別の実施例において、eノーズ装置は利用者に装置の状況に関する情報を提供
する。例えば、アクション開始、操作の実行、入力待ちなどがあるがこれに限定
されない。さらにハードウェア制御などその他のデバイスの入出力パラメータ、
すなわち(1)スクロールアップ−キーパッド、(2)スクロールダウン−キー
パッド、(3)セレクト−キーパッド、(4)キャンセル−キーパッド、(5)
匂い吸引−キーパッド、(6)電源入およびバックライト入/切、(7)デジタ
ル入力−コネクタ、(8)アナログ出力−コネクタ、(9)シリアルアウト(R
S232)−RJ11、(10)USB−標準A、(11)ディスプレィコント
ラスト−(指動輪、アナログポット)、(12)システムリセット−ピンホール
、(13)電池再充電−ジャック、(14)空気ポート、(15)ノーズ吸引ポ
ート(試料の匂い吸引ポート)、(16)吐出(排出)ポート、および(17)
対照基準の取入れ口があるがこれに限定されない。
In another embodiment, the e-nose device provides the user with information regarding the status of the device. Examples include, but are not limited to, action start, operation execution, and input wait. In addition, I / O parameters of other devices such as hardware control,
That is, (1) scroll up-keypad, (2) scroll down-keypad, (3) select-keypad, (4) cancel-keypad, (5).
Smell suction-keypad, (6) power on and backlight on / off, (7) digital input-connector, (8) analog output-connector, (9) serial out (R
S232) -RJ11, (10) USB-standard A, (11) display contrast- (finger ring, analog pot), (12) system reset-pinhole, (13) battery recharge-jack, (14) air port. , (15) nose suction port (sample odor suction port), (16) discharge (discharge) port, and (17)
There is, but is not limited to, a reference intake.

【0113】電源パック eノーズ装置は任意選択で電力供給用電池などの電源パックを含む。ある特定
の実施例において、装置は約3.3ボルトおよび約5.0ボルトの直流供給電圧
により作動する。ある具体的な実施例において、装置の消費は約3.2ワット以
下であり、標準的な平均電力消費は1.8ワットである。一実施例において、装
置は電力パックの再充電を必要とせずに約1時間から約20時間作動することが
できる。
Power Pack eNose device optionally includes a power pack such as a battery for power supply. In one particular embodiment, the device operates with a DC supply voltage of about 3.3 volts and about 5.0 volts. In one specific embodiment, the device consumes less than about 3.2 watts and the typical average power consumption is 1.8 watts. In one embodiment, the device can operate for about 1 hour to about 20 hours without the need to recharge the power pack.

【0114】 電力パックはニッケル−カドミウム(NiCd)、ニッケル−金属水素化物(
NiMH)、リチウム−イオン(Li−イオン)、シール型鉛−酸(SLA)、
またはその他の電池技術を用いて製造することができる。好ましくは、電力パッ
クは軽量で、かつ電池の体積を小さくするために高い電力密度を有する。リチウ
ム−イオン電池は比較的高い内部抵抗と、放電の間、他の電池化学作用と比べて
、より広範囲の電圧を示す。eノーズ装置内の回路要素に適正な電圧を供給する
ために電圧調整器を用いることができる。効率のために線形型調整器の代わりに
スイッチング型電圧調整器を用いることができる。また電圧調整器はeノーズ装
置内の別の回路要素に対して多重出力電圧を供給するために用いることもできる
。ある特定の例では、電源に求められる出力電圧には電池の電圧よりも上と下の
値が含まれる。これらの例において、スイッチング型電圧調整器用のSEPIC
トポロジを任意選択で用いることができる。このようなスイッチング型電圧調整
器の変換効率は約85%である。このようなスイッチング型電圧調整器を用いて
負荷に約18ワット時のエネルギを供給するには、リチウム−イオン電池パック
に求められるエネルギは約21ワット時である。
The power pack includes nickel-cadmium (NiCd), nickel-metal hydride (
NiMH), lithium-ion (Li-ion), sealed lead-acid (SLA),
Alternatively, it can be manufactured using other battery technologies. Preferably, the power pack is lightweight and has a high power density to reduce battery volume. Lithium-ion batteries exhibit a relatively high internal resistance and a wider range of voltages during discharge compared to other battery chemistries. A voltage regulator can be used to provide the proper voltage to the circuitry within the e-nose device. A switching regulator may be used instead of a linear regulator for efficiency. The voltage regulator can also be used to provide multiple output voltages to other circuit elements within the e-nose device. In one particular example, the output voltage required of the power supply includes values above and below the battery voltage. In these examples, SEPICs for switching voltage regulators
Topology can optionally be used. The conversion efficiency of such a switching type voltage regulator is about 85%. To supply a load with about 18 watt-hours of energy using such a switching regulator, the lithium-ion battery pack requires about 21 watt-hours of energy.

【0115】 ある具体的な実施例において、任意選択で体積約100立方センチメートル(
cc)、重量約250グラムのリチウム−イオン(Li−イオン)電池パックを
eノーズ装置に用いることができる。別の具体的な実施例において、重量約37
0グラム、体積約150ccを有するニッケル−金属水素化物(NiMH)電池
パックを用いることができる。等価のエネルギ量を供給することができるその他
の電池には約750グラムおよび350ccのニッケル−カドミウム(NiCd
)電池パックがあるがこれに限定されない。
In one specific embodiment, optionally a volume of about 100 cubic centimeters (
cc), a lithium-ion (Li-ion) battery pack weighing approximately 250 grams can be used in an e-nose device. In another specific embodiment, the weight is about 37.
A nickel-metal hydride (NiMH) battery pack having 0 grams and a volume of about 150 cc can be used. Other batteries that can deliver an equivalent amount of energy have about 750 grams and 350 cc of nickel-cadmium (NiCd).
) There is a battery pack, but it is not limited to this.

【0116】 一般に充電回数が増すと、使用可能な電池容量は低温(例えば0から10℃)
および高温(例えば40から50℃)に対して低下する。また、このような条件
下での正確な「ガスの計量」には、Smart Battery System
(SBS)を用いることもできる。SBSは市販されているシステム、Syst
em Management Bus(SMB)の一部である。SBSは、電池
パックが自動式充電器、およびPhilips社のI2Cバスプロトコルと同様
の物理プロトコルを用いた他のシステムインテリジェンスと対話することを可能
にする。SMBのソフトウェアプロトコルは、充電、電池パックの電圧、電池温
度、放電の繰返し回数などの状態などのパラメータと直接対話することを可能に
する。現在、集積回路のいくつかの供給業者がSMBインタフェースのシングル
チップの実装を提案している。別法では、Microchip Technol
ogy社のPICチップなどの特注でプログラム化した超小型制御装置をこの目
的に用いることができる。
Generally, as the number of times of charging increases, usable battery capacity becomes low temperature (eg, 0 to 10 ° C.)
And lower for higher temperatures (eg 40 to 50 ° C.). In addition, for accurate “gas metering” under such conditions, the Smart Battery System
(SBS) can also be used. SBS is a commercially available system, Syst
It is a part of em Management Bus (SMB). SBS allows battery packs to interact with automatic chargers and other system intelligence using physical protocols similar to Philips' I2C bus protocol. The SMB software protocol allows direct interaction with parameters such as state of charge, battery pack voltage, battery temperature, number of discharge cycles, etc. Currently, several suppliers of integrated circuits propose single-chip implementations of SMB interfaces. Alternatively, the Microchip Technology
A custom-programmed microminiature controller such as the Ogy PIC chip can be used for this purpose.

【0117】 いくつかの実施例において、装置は任意選択で充電可能な電力パックを備える
。いくつかの別の実施例において、装置は任意選択で例えば4個のAA電池など
の電池を備える。電池の化学作用は様々である。装置は任意選択でアルカリ互換
性に対応する。 装置は任意選択で上記電力パックと同一またはより小型サイズの二次電池の再
充電可能のパックの取り付け具を有する。
In some embodiments, the device comprises an optionally rechargeable power pack. In some alternative embodiments, the device optionally comprises a battery, such as four AA batteries. Battery chemistries vary. The device optionally supports alkali compatibility. The device optionally has a rechargeable pack fitting for a secondary battery of the same or smaller size as the power pack.

【0118】特定の電子ノーズ装置の実装 eノーズ装置は、様々な特徴を備える故に様々な構成物に実装され、様々な用
途に用いることができる。いくつかの具体的な実装を下記に提供する。
Implementation of a Specific Electronic Nose Device An e-nose device can be implemented in various components due to its various features and used in various applications. Some specific implementations are provided below.

【0119】 一つの具体的な実装において、eノーズ装置は32個のセンサのセンサアレイ
を備え、それらはポリマの母材内に均一に分散した導電性の粒子から構成されて
いる。各ポリマは試験媒体(例えば、蒸気、液体、ガス)に曝されたときスポン
ジ状に膨張し、それにより複合材の抵抗を増加させる。ポリマは異なるアナライ
トに対するその特異な応答により膨張の程度が様々に異なる。この抵抗変化はセ
ンサアレイ全体にわたって異なり、特徴的な痕跡をもつ応答を生じる。アナライ
トが試験試料中の化学物質の複雑な混合物に該当するか、あるいは単一の化学物
質であるかどうかにかかわらず、eノーズ装置は関心のある試料の区別し得る電
気的「指紋」を生じさせるのに十分なポリマアレイを備える。センサアレイの抵
抗変化のパターンはアナライトの素性を示し、一方パターンの幅はアナライトの
濃度を示す。 次いで、正規化された抵抗変化は、センサアレイ内の検出されたパターンに基
づいて蒸気の種類、量、および品質を同定するプロセッサに伝送される。
In one specific implementation, an e-nose device comprises a sensor array of 32 sensors, which are composed of electrically conductive particles uniformly dispersed within a polymer matrix. Each polymer swells like a sponge when exposed to a test medium (eg, vapor, liquid, gas), thereby increasing the resistance of the composite. Polymers vary in degree of swelling due to their unique response to different analytes. This resistance change is different throughout the sensor array, resulting in a characteristic trailing response. Whether the analyte corresponds to a complex mixture of chemicals in the test sample or is a single chemical, the e-nose device provides a distinct electrical "fingerprint" of the sample of interest. Provide enough polymer array to yield. The pattern of resistance change of the sensor array indicates the identity of the analyte, while the width of the pattern indicates the concentration of the analyte. The normalized resistance change is then transmitted to a processor that identifies vapor type, quantity, and quality based on the detected pattern in the sensor array.

【0120】 別の具体的な実装において、本発明により揮発性の化合物を検出する分野で用
いられるポータブルeノーズ装置を作製する。装置にはバックライトを備えた容
易に読み取ることのできるグラフィックLCD、および作動モードを示すための
1個または複数の発光ダイオード(LED)が組み込まれる。対話ポートは、デ
ータを表計算パッケージ内に容易にダウンロードすることを可能にするために設
けられる。簡単な1つのボタン操作と結びついた迅速な応答時間が試料の有効か
つ正確な測定をもたらす。電力は交換可能または再充電可能な電池により供給さ
れる。がっしりした耐水性のケースに収められたポータブルeノーズ装置は様々
な環境に適している。
In another specific implementation, a portable e-nose device for use in the field of detecting volatile compounds is made according to the present invention. The device incorporates an easily readable graphic LCD with a backlight, and one or more light emitting diodes (LEDs) to indicate the mode of operation. The interaction port is provided to allow the data to be easily downloaded into the spreadsheet package. A fast response time combined with a simple one-button operation results in a valid and accurate measurement of the sample. Power is supplied by replaceable or rechargeable batteries. The portable e-nose device, which is housed in a sturdy, water resistant case, is suitable for a variety of environments.

【0121】 さらに別の具体的な実装において、eノーズ装置は32個の独立したセンサ素
子から回収されたデータを獲得して記憶するように設計される。eノーズ装置は
、入口/出口ポート、ポンプ、三路ソレノイドスイッチ、LCD、押しボタン、
LED、湿度プローブ、温度プローブ、およびデジタルインタフェースをもつ3
2チャンネルの試料室を備える。
In yet another specific implementation, the e-nose device is designed to capture and store data retrieved from 32 independent sensor elements. e-nose device includes inlet / outlet port, pump, 3-way solenoid switch, LCD, push button,
3 with LED, humidity probe, temperature probe, and digital interface
It is equipped with a 2-channel sample chamber.

【0122】 電源は直流9ボルトを入力するように設計される。整流ダイオードが回路を保
護するために加えられる。2個の搭載された5ボルト線形電圧調整器がそれぞれ
アナログおよびデジタル回路要素用に用いられる。高精度で埋設されたツェナダ
イオードが+2.5ボルトの対照基準を供給するために設けられる。全体の設計
は、手持ち式装置の電力消費を減らすために3Vと5Vを併用した設計である。
The power supply is designed to accept 9V DC. Rectifying diodes are added to protect the circuit. Two onboard 5 volt linear voltage regulators are used for analog and digital circuitry, respectively. A precision-embedded Zener diode is provided to provide a +2.5 volt reference. The overall design is a combination of 3V and 5V to reduce the power consumption of the handheld device.

【0123】 試料室は、各々8個のセンサ素子を備えた4個のセラミックの支持体上に置か
れた32個のセンサ素子を収容する。支持体は、複合超小型電子技術による共焼
成セラミック(アルミナ)法を用いて製造される。電極および端子はスクリーン
印刷技術を用いて厚い膜として付着される。抵抗経路を設け(例えば3経路)、
加熱素子として用いることができる。支持体の裏面には直付けサーミスタが配置
されて加熱/冷却制御のループを形成することができる。
The sample chamber contains 32 sensor elements mounted on 4 ceramic supports, each with 8 sensor elements. The support is manufactured using a co-fired ceramic (alumina) process with composite microelectronics. The electrodes and terminals are deposited as a thick film using screen printing techniques. A resistance path is provided (for example, 3 paths),
It can be used as a heating element. Directly mounted thermistors can be placed on the backside of the support to form a heating / cooling control loop.

【0124】 入口ポートが設けられ、邪魔板が挿入されて入ってくる試料の流れを扇形に広
げることができる。出口ポートは外界の気圧と関連する。試料室はテフロン(商
標)で作製されて気密性であり、PCBに取り付けられる。搭載されるポンプは
、14.7psi(約10MPa)よりもわずかに高い圧力で試料の流れを試料
室に押し込むことができる。搭載される三路ソレノイドスイッチは、プロセッサ
制御下で既知の基準物質の供給源(すなわち必要に応じて「ゼロ再設定」または
再校正するための)と、未知の試験試料との間の切り換えを行なうことができる
。4個のセラミック支持体は、2組の20本ピン、50mil(約1.3mm)
間隔、2列のコネクタ内に挿入される。列の間の間隔は100mil(約2.5
mm)である。温度プローブが一方のコネクタに挿入され、湿度プローブがもう
一方のコネクタに挿入される。温度および湿度プローブは診断に用いられる。
An inlet port is provided and a baffle can be inserted to fan out the incoming sample flow. The outlet port is associated with the ambient pressure. The sample chamber is made of Teflon ™, is airtight, and is attached to the PCB. The on-board pump can force the sample flow into the sample chamber at a pressure slightly higher than 14.7 psi (about 10 MPa). An on-board three-way solenoid switch provides processor-controlled switching between a known source of reference material (ie, for “zeroing” or recalibration as needed) and an unknown test sample. Can be done. 4 ceramic supports, 2 sets of 20 pins, 50 mil (about 1.3 mm)
Spaced, inserted in two rows of connectors. The spacing between rows is 100 mil (about 2.5
mm). The temperature probe is inserted into one connector and the humidity probe is inserted into the other connector. Temperature and humidity probes are used for diagnostics.

【0125】 直流モードの操作において化学的な高感度レジスタにバイアスをかけるバイア
ス用ネットワークを実装することができる。ネットワークは、実装が容易で安定
であり、また広いダイナミックレンジを示す比率計で測ったネットワークである
。化学的に高感度の電気抵抗の50PPMの変化を測定できることが示された。
さらに、表1に示すように±50%を超える基線の変化は、印加された電力の最
少の変化により説明することができる。
A biasing network can be implemented that biases the chemically sensitive resistors in DC mode operation. The network is a ratio metered network that is easy to implement, stable, and has a wide dynamic range. It has been shown that a chemically sensitive change in electrical resistance of 50 PPM can be measured.
Further, as shown in Table 1, baseline changes above ± 50% can be explained by the minimal changes in applied power.

【0126】[0126]

【表1】 [Table 1]

【0127】 ジョンソンノイズが主要なノイズ源であると仮定して、10Hzの帯域幅を超
える0.3μVの平均ノイズ電圧を計算することが可能であり、したがってこれ
らのステップ変化を検出することができる。電流を低く(すなわち<25μA)
維持することによって1/fノイズを低減する。一般にバイアス方式は一定電圧
の直流システムである。電流はセンサ素子当たりマイクロアンペア(μA)の次
数に制限され、また印加電力はマイクロワット(μW)の次数である。フレキシ
ビリティを増大させるために電流が制限され、出力電圧はレジスタにより調整さ
れる。
Assuming Johnson noise is the dominant noise source, it is possible to calculate an average noise voltage of 0.3 μV over a bandwidth of 10 Hz and thus detect these step changes. . Low current (ie <25μA)
Maintaining reduces 1 / f noise. Generally, the bias method is a constant voltage DC system. The current is limited to the order of microamps (μA) per sensor element and the applied power is the order of microwatts (μW). The current is limited to increase flexibility and the output voltage is regulated by a resistor.

【0128】 本発明の手持ち式感知装置を用いて一連の4種類の同族のエステルアナライト
を検出した。検出されたアナライトはプロピオン酸、酪酸、吉草酸、およびヘキ
サン酸のエチルエステルであった。次いで主成分分析を用いて応答データを分析
した。主成分分析(PCA)はデータの次元数を方法を提供する強力な視覚化ツ
ールである。PCAは、最大変動量を説明する元の独立変数の一次結合を見出し
、独立可変長ブロック内の変動性の最良の予想される見解を提供する。データ内
の自然クラスタリングが簡単に決定される。
A series of four cognate ester analytes were detected using the handheld sensing device of the present invention. The analytes detected were ethyl esters of propionic acid, butyric acid, valeric acid, and hexanoic acid. The response data was then analyzed using principal component analysis. Principal component analysis (PCA) is a powerful visualization tool that provides a way to measure the dimensionality of data. PCA finds a linear combination of the original independent variables that accounts for the largest amount of variation and provides the best expected view of variability within independent variable length blocks. Natural clustering within the data is easily determined.

【0129】 図15は、本発明の手持ち式感知装置を用いた一連のエステルに対する応答の
主成分分析のグラフを示す。図15に示したように、エステルのアナライトは本
発明の手持ち式装置によりはっきり判別された。
FIG. 15 shows a graph of principal component analysis of the response to a series of esters using the handheld sensing device of the present invention. As shown in FIG. 15, the ester analytes were clearly identified by the handheld device of the present invention.

【0130】アナライトおよびeノーズ装置の応用 本発明のeノーズ装置により検出し得るアナライトには、アルカン類、アルケ
ン類、アルキン類、ジエン類、脂環式炭化水素類、アレーン類、アルコール類、
エーテル類、ケトン類、アルデヒド類、カルボニル類、カルボアニオン類、ヘテ
ロ環類、多核芳香族類、有機誘導体類、生体分子類、微生物類、細菌類、ウィル
ス類、糖類、核酸類、イソプレン類、イソプレノイド類、および脂肪酸類とその
誘導体があるがこれらに限定されない。アミノ酸類など多くの生体分子類は本発
明のセンサアレイを用いた検出に適している。
Application of Analytes and e-Nose Devices The analytes that can be detected by the e-nose device of the present invention include alkanes, alkenes, alkynes, dienes, alicyclic hydrocarbons, arenes, alcohols. ,
Ethers, ketones, aldehydes, carbonyls, carbanions, heterocycles, polynuclear aromatics, organic derivatives, biomolecules, microorganisms, bacteria, viruses, sugars, nucleic acids, isoprene, There are, but not limited to, isoprenoids, and fatty acids and their derivatives. Many biomolecules such as amino acids are suitable for detection using the sensor array of the present invention.

【0131】 eノーズ装置は、感染および代謝の問題を含む病気の宿主を診断するために、
医療および歯科の介護サービス業者が息、傷、および体液中の化学成分を迅速か
つ正確に同定することを可能にするのに用いることができる。例えば、eノーズ
装置は、麻酔投与のため皮膚の状態を試験するために、あるいは妊孕性治療にお
いて排卵の期間を判定するために用いることができる。あるいは手持ち式装置は
、細菌などの微生物を類別し、同定することができる。
The e-nose device can be used to diagnose ill hosts including infection and metabolic problems.
It can be used to allow medical and dental care service providers to quickly and accurately identify chemical constituents in breaths, wounds, and body fluids. For example, the e-nose device can be used to test skin condition for anesthetic administration or to determine the duration of ovulation in fertility therapy. Alternatively, the handheld device can classify and identify microorganisms such as bacteria.

【0132】 eノーズ装置は、嗅覚を配置して物質の複雑な系または状態を同定するために
用いることができ、また従来の環境または化学的モニタ装置にはない多用性と信
頼性を提供することができる。有利には、この装置は有害材料のある場所で化学
的環境分布を測定するために、また救急隊員が防火剤、封じ込めの方策、および
防護用装備の正確な選択を支援するために用いることができる。 eノーズ装置は、パイプラインおよび貯蔵容器の漏れを検知するために用いる
ことができる。
The e-nose device can be used to position the olfactory sense to identify complex systems or states of matter and provide versatility and reliability not found in conventional environmental or chemical monitoring devices. be able to. Advantageously, this device should be used to measure the chemical environment distribution in the presence of hazardous materials and to assist paramedics in the precise selection of fire protection agents, containment strategies, and protective equipment. it can. The e-nose device can be used to detect leaks in pipelines and storage containers.

【0133】 eノーズ装置は、食品の品質および工程管理に用いることができる。例えば、
装置は中間結果の抜き取り試験に、あるいはロット間の均質性、および生産(す
なわち栽培)、手配、および配送を含む、製品の様々な段階における腐敗の連続
的な監視に用いることができる。また装置は、従来の腐敗、新鮮度、および異物
混入の監視技術にはない客観性を提供することで使い捨て包装に用いることがで
きる。 また、eノーズ装置は、時が経つにつれて匂いの感覚を失う傾向のある老人の
保護に用いることができる。この装置は食中毒の危険または傷んだ食物の摂取を
減らすために用いることができ、冷蔵庫および電子オーブンなどの家庭用器具と
一体化することができる。
The e-nose device can be used for food quality and process control. For example,
The device can be used for sampling intermediate results, or for continuous monitoring of lot-to-lot homogeneity and spoilage at various stages of the product, including production (ie cultivation), arrangement and delivery. The device can also be used for disposable packaging by providing objectivity not found in conventional rotting, freshness, and contamination monitoring techniques. The e-nose device can also be used to protect elderly people, who tend to lose their sense of smell over time. This device can be used to reduce the risk of food poisoning or the intake of damaged food and can be integrated with household appliances such as refrigerators and microwave ovens.

【0134】 eノーズ装置は下記を含む広範囲の様々な工業用途に用いることができるがこ
れらに限定されない。すなわち、 ・商用電力、オイル/ガス石油化学、化学/プラスチックス、自動換気制御(料
理、喫煙など)、重工業、環境毒物学および治療、生物医学、化粧/香料、薬物
、輸送、緊急時の応答、および法律の施行、 ・可燃性ガス、天然ガス、HS、大気、排気の制御、取入れられた空気、喫煙
、有害な漏洩物、有害な流出物、逃れ出た排気、および有害な流出物の検出、同
定、および/または監視、 ・新鮮度の検知、果物の熟し具合の管理、発酵工程、および風味の組成と同定な
どの飲料、食品、および農産物のモニタリングおよび管理、 ・違法物質、爆発物、形質転換体の過失、冷媒および燻煙剤、ホルムアルデヒド
、ディーゼル/ガソリン/航空機燃料、病院/医療の麻酔および滅菌ガス、 ・遠隔手術、体液分析、薬物の発見、感染性疾患の発見および呼吸の用途、作業
者の保護、放火の取調べ、本人確認、周囲の監視、芳香の調合、および、 ・溶剤回収の有効度、燃料補給操作、輸送コンテナの検査、囲われた空間の調査
、製品の品質試験、材料の品質管理、製品の確認と品質試験。
The e-nose device can be used in a wide variety of industrial applications including, but not limited to: Namely, commercial power, oil / gas petrochemistry, chemistry / plastics, automatic ventilation control (cooking, smoking, etc.), heavy industry, environmental toxicology and treatment, biomedical, cosmetics / fragrances, drugs, transportation, emergency response , And law enforcement ・ Combustible gas, natural gas, H 2 S, atmosphere, control of exhaust, intake air, smoking, harmful spills, harmful effluents, escaped exhausts, and harmful spills. Detection, identification and / or monitoring of things, freshness detection, control of fruit ripeness, fermentation processes, and monitoring and control of beverages, foods and produce such as flavor composition and identification, illegal substances, Explosives, neglect of transformants, refrigerants and fumes, formaldehyde, diesel / gasoline / aircraft fuels, hospital / medical anesthesia and sterilization gases, remote surgery, fluid analysis, drug discovery, Infectious disease detection and breathing applications, worker protection, arson interrogation, identification, ambient monitoring, aroma blending, and-solvent recovery effectiveness, refueling operations, shipping container inspection, enclosure Space survey, product quality test, material quality control, product confirmation and quality test.

【0135】 本発明が、手持ち式として十分に小型かつ軽量であるばかりでなく、モジュー
ル式で、装置を広範囲の様々な指定された蒸気の存在と素性を探知するために用
いるのに便利に適合できる、改良された蒸気感知計器を提供することは上記の記
述から理解されよう。 今、本発明を好ましい実施例を参照して詳細に記述したが、普通の当業技術者
ならば様々な変更形態を本発明から離れることなく実施できることを理解するで
あろう。したがって、本発明は特許請求の範囲によってのみ規定される。
Not only is the present invention sufficiently small and lightweight to be handheld, but also modular and conveniently adapted to be used to detect the presence and identity of a wide variety of specified vapors. It will be appreciated from the above description that there is provided an improved vapor sensing instrument capable. Although the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that various modifications can be made without departing from the invention. Therefore, the invention is defined only by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のeノーズ装置を用いるオペレータの絵図である。[Figure 1]   FIG. 6 is a pictorial diagram of an operator using the e-nose device of the present invention.

【図2A】 eノーズ装置の実施例の頂面側の斜視図である。[FIG. 2A]   FIG. 7 is a top perspective view of an example of an e-nose device.

【図2B】 eノーズ装置の実施例の底面側の斜視図である。FIG. 2B   FIG. 7 is a bottom perspective view of an example of an e-nose device.

【図3A】 他のeノーズ装置の実施例の6つの斜視図である。FIG. 3A   6A-6C are six perspective views of another e-nose device embodiment.

【図3B】 図3Aのeノーズ装置の4つの異なる実施例を示す図である。FIG. 3B   FIG. 3B illustrates four different embodiments of the e-nose device of FIG. 3A.

【図4】 eノーズ装置のサブシステムの実施例の線図である。[Figure 4]   FIG. 6 is a diagrammatic view of an example of a subsystem of an e-nose device.

【図5】 図2Aのeノーズ装置のいくつかの主要部品の分解斜視図である。[Figure 5]   2B is an exploded perspective view of some of the major components of the e-nose device of FIG. 2A. FIG.

【図6A】 eノーズ装置の機械的サブシステムの実施例の分解斜視図である。FIG. 6A   FIG. 9 is an exploded perspective view of an example of a mechanical subsystem of an e-nose device.

【図6B】 eノーズ装置の機械的サブシステムの実施例の分解斜視図である。FIG. 6B   FIG. 9 is an exploded perspective view of an example of a mechanical subsystem of an e-nose device.

【図6C】 フィルタの実施例の分解斜視図である。FIG. 6C   It is an exploded perspective view of an example of a filter.

【図7A】 二つの試料室内に取り付けられた4つのセンサ装置を含むセンサモジュールの
実施例の斜視図である。
FIG. 7A is a perspective view of an embodiment of a sensor module including four sensor devices mounted in two sample chambers.

【図7B】 二つの試料室内に取り付けられた4つのセンサ装置を含むセンサモジュールの
実施例の頂面断面図である。
FIG. 7B is a top cross-sectional view of an embodiment of a sensor module including four sensor devices mounted in two sample chambers.

【図7C】 センサアレイ装置の斜視図である。FIG. 7C   It is a perspective view of a sensor array device.

【図8A】 単一の試料室内の4つのプラグインセンサ装置を含む他のセンサモジュールの
実施例の斜視図である。
FIG. 8A is a perspective view of another sensor module embodiment that includes four plug-in sensor devices in a single sample chamber.

【図8B】 単一の試料室内の4つのプラグインセンサ装置を含む他のセンサモジュールの
実施例の頂面断面図である。
FIG. 8B is a top cross-sectional view of another sensor module embodiment that includes four plug-in sensor devices in a single sample chamber.

【図9A】 単一のセンサアレイ装置を含むさらに別のセンサモジュールの実施例の斜視図
である。
FIG. 9A is a perspective view of yet another sensor module embodiment including a single sensor array device.

【図9B】 単一のセンサアレイ装置を含むさらに別のセンサモジュールの実施例の側面断
面図である。
FIG. 9B is a side cross-sectional view of yet another sensor module embodiment including a single sensor array device.

【図9C】 単一のセンサアレイ装置を含むさらに別のセンサモジュールの実施例の頂面部
分断面図である。
FIG. 9C is a top partial cross-sectional view of yet another sensor module embodiment including a single sensor array device.

【図10】 eノーズ装置用の種々のアクセサリを示す図である。[Figure 10]   FIG. 8 shows various accessories for an e-nose device.

【図11】 充電ステーションに垂直に取り付けられかつホストコンピュータに接続されて
示された、eノーズ装置の斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of an e-nose device shown mounted vertically on a charging station and connected to a host computer.

【図12A】 eノーズ装置内の電気回路の実施例を示す線図である。FIG. 12A   It is a diagram showing an example of an electric circuit in an e-nose device.

【図12B】 化学的感知レジスタの抵抗値を測定するために用いられる電圧ディバイダネッ
トワークの実施例を示す図である。
FIG. 12B shows an example of a voltage divider network used to measure the resistance of a chemical sensing resistor.

【図12C】 eノーズ装置内の電気回路の他の実施例を示す図である。FIG. 12C   It is a figure which shows the other Example of the electric circuit in an e-nose apparatus.

【図13A】 測定および分析手順を実装したeノーズ装置により実行される、機能ステップ
の適切なフローチャートの実施例を示す図である。
FIG. 13A illustrates an example of a suitable flow chart of functional steps performed by an e-nose device that implements a measurement and analysis procedure.

【図13B】 測定および分析手順を実装したeノーズ装置により実行される、機能ステップ
の適切なフローチャートの実施例を示す図である。
FIG. 13B illustrates an example of a suitable flow chart of functional steps performed by an e-nose device that implements measurement and analysis procedures.

【図13C】 測定および分析手順を実装したeノーズ装置により実行される、機能ステップ
の適切なフローチャートの実施例を示す図である。
FIG. 13C illustrates an example of a suitable flow chart of functional steps performed by an e-nose device implementing measurement and analysis procedures.

【図13D】 測定および分析手順を実装したeノーズ装置により実行される、機能ステップ
の適切なフローチャートの実施例を示す図である。
FIG. 13D illustrates an example of a suitable flow chart of functional steps performed by an e-nose device implementing measurement and analysis procedures.

【図13E】 測定および分析手順を実装したeノーズ装置により実行される、機能ステップ
の適切なフローチャートの実施例を示す図である。
FIG. 13E illustrates an example of a suitable flow chart of functional steps performed by an e-nose device implementing measurement and analysis procedures.

【図13F】 測定および分析手順を実装したeノーズ装置により実行される、機能ステップ
の適切なフローチャートの実施例を示す図である。
FIG. 13F illustrates an example of a suitable flow chart of functional steps performed by an e-nose device implementing measurement and analysis procedures.

【図13G】 測定および分析手順を実装したeノーズ装置により実行される、機能ステップ
の適切なフローチャートの実施例を示す図である。
FIG. 13G illustrates an example of a suitable flow chart of functional steps performed by an e-nose device that implements measurement and analysis procedures.

【図14A】 eノーズ装置用のメニュー選択の実施例の線図である。FIG. 14A   FIG. 7 is a diagrammatic view of an example of menu selection for an e-nose device.

【図14B】 eノーズ装置用のメニュー選択の実施例の線図である。FIG. 14B   FIG. 7 is a diagrammatic view of an example of menu selection for an e-nose device.

【図14C】 eノーズ装置用のメニュー選択の実施例の線図である。FIG. 14C   FIG. 7 is a diagrammatic view of an example of menu selection for an e-nose device.

【図15】 本発明の手持ち式装置を用いた一連のエステルに対する応答の主成分分析のグ
ラフである。
FIG. 15 is a principal component analysis graph of the response to a series of esters using the handheld device of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 29/18 G01N 31/00 Z 5C085 31/00 G08B 17/10 5G057 G06F 19/00 H01H 47/32 G08B 17/10 G01N 27/30 301Z H01H 47/32 G06F 15/42 (31)優先権主張番号 09/178,443 (32)優先日 平成10年10月23日(1998.10.23) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/271,873 (32)優先日 平成11年3月18日(1999.3.18) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 シュタインタール,エム.グレゴリー アメリカ合衆国,カリフォルニア 90068, ロサンゼルス,アルシオナ ドライブ 2237 (72)発明者 ベーア,クリストファー ケー. アメリカ合衆国,カリフォルニア 91775, サン ガブリエル,アラバマ ストリート 419 (72)発明者 ナカヤマ,ロバート ケー. アメリカ合衆国,カリフォルニア 90035, ロサンゼルス,サウス シャーボーン ド ライブ 1034 #7 Fターム(参考) 2G042 AA01 BA00 BA01 BA08 BB00 BB01 BB14 BD04 BD05 BD06 BD08 BD09 BD10 BD11 CA00 CA01 CA02 CB01 CB03 CB06 2G046 AA01 AA04 AA18 AA24 AA26 AA31 AA34 DB05 DC14 DC16 DC17 DD01 FA01 FB02 FE39 2G047 AA01 AA05 2G060 AB01 AB02 AB15 AB21 AB22 AB26 AC02 AD01 AD05 AD06 AE17 AE19 AE20 AF02 AF07 HB06 HC13 HC18 HC19 HE02 4G057 AB11 AB38 AF06 5C085 AA05 AA18 AB08 AC14 BA11 CA04 DA16 DA17 5G057 AA05 BB07 KK01 KK08 KK32 RR04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 29/18 G01N 31/00 Z 5C085 31/00 G08B 17/10 5G057 G06F 19/00 H01H 47/32 G08B 17/10 G01N 27/30 301Z H01H 47/32 G06F 15/42 (31) Priority claim number 09 / 178,443 (32) Priority date October 23, 1998 (October 23, 1998) (33) Priority claiming country United States (US) (31) Priority claiming number 09 / 271,873 (32) Priority date March 18, 1999 (March 18, 1999) (33) Priority claiming country United States (US) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , C , CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC , LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Steintal, M. Gregory USA, California 90068, Los Angeles, Alciana Drive 2237 (72) Inventor Behr, Christopher K. United States, California 91775, San Gabriel, Alabama Street 419 (72) Inventor Nakayama, Robert K. United States, California 90035, Los Angeles, South Sherborne Drive 1034 # 7 F term (reference) 2G042 AA01 BA00 BA01 BA08 BB00 BB01 BB14 BD04 BD05 BD06 BD08 BD09 BD10 BD11 CA00 CA01 CA02 CB01 CB03 CB06 2G046 AA01 AA04 AA18 A31 A34 A34 A34 AA24 DC14 DC16 DC17 DD01 FA01 FB02 FE39 2G047 AA01 AA05 2G060 AB01 AB02 AB15 AB21 AB22 AB26 AC02 AD01 AD05 AD06 AE17 AE19 AE20 AF02 AF07 HB06 HC13 HC18 HC19 HE02 4G057 AB11 AB07 AB11 AB08 AB11 AB0 AB11 AB08 AB0 AB11 AB08 AB0 AB11 AB08 AC08 AB10 AB08 AB08 AB08 AB08 AB08 RR04

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジングと、 ハウジングに取り付けられ、試験試料への応答を出す少なくとも2個のセンサ
を含むセンサモジュールと、 ハウジングとセンサモジュールの一方または両方で画定された試料室であって
、試料室に入口ポートと出口ポートが組み込まれており、試料室内またはこれに
隣接して前記少なくとも2個のセンサが配置される試料室と、 ハウジングに取り付けられ、前記少なくとも2個のセンサからの応答を分析す
るよう構成された分析器であって、分析器は前記少なくとも2個のセンサからの
応答に基づき試験試料内のアナライトを同定、分類または定量化する分析器と、
を具備した手持ち式感知装置。
1. A sample chamber defined by a housing, a sensor module mounted to the housing and including at least two sensors responsive to a test sample, and a sample chamber defined by one or both of the housing and the sensor module. A chamber having an inlet port and an outlet port incorporated therein and a sample chamber in which the at least two sensors are disposed adjacent to or in the sample chamber, and a response which is mounted on the housing and which is transmitted from the at least two sensors. An analyzer configured to analyze, the analyzer identifying, classifying or quantifying an analyte in a test sample based on responses from said at least two sensors;
Handheld sensing device equipped with.
【請求項2】 ハウジングに取り付けられ、試験試料を入口ポートから出口
ポートまで試料室内を通すよう構成されたポンプを更に具備した請求項1に記載
の手持ち式感知装置。
2. The handheld sensing device of claim 1, further comprising a pump mounted to the housing and configured to pass the test sample from the inlet port to the outlet port through the sample chamber.
【請求項3】 少なくとも2個のセンサからの応答は、試験試料への露出に
よる少なくとも2個のセンサの抵抗の変化を示す1組の信号を含む請求項1に記
載の手持ち式感知装置。
3. The handheld sensing device of claim 1, wherein the response from the at least two sensors comprises a set of signals indicative of changes in resistance of the at least two sensors due to exposure to the test sample.
【請求項4】 ハウジングに取り付けられ、少なくとも2個のセンサからの
応答を検出して応答に対応する信号を出力するよう構成された測定回路を更に具
備した請求項1に記載の手持ち式感知装置。
4. The handheld sensing device of claim 1, further comprising a measuring circuit mounted on the housing and configured to detect responses from at least two sensors and output a signal corresponding to the responses. .
【請求項5】 測定回路はシグマ−デルタコンバータを含む請求項4に記載
の手持ち式感知装置。
5. The handheld sensing device of claim 4, wherein the measurement circuit comprises a sigma-delta converter.
【請求項6】 分析器は少なくとも2個のセンサからの応答を受けて対応す
る試料署名を生成する請求項1に記載の手持ち式感知装置。
6. The handheld sensing device of claim 1, wherein the analyzer receives responses from at least two sensors to generate corresponding sample signatures.
【請求項7】 複数の基準試料について複数の基準署名を集め、試験試料に
ついて試料署名を生成し、分析器は試料署名を複数の基準署名と比較して試験試
料を同定するよう構成される請求項6に記載の手持ち式感知装置。
7. The method comprises collecting a plurality of reference signatures for a plurality of reference samples and generating a sample signature for a test sample, wherein the analyzer is configured to compare the sample signature with the plurality of reference signatures to identify the test sample. Item 7. The handheld sensing device according to item 6.
【請求項8】 ハウジングに取り付けられ、基準試料または試験試料を試料
室に通すよう構成されたバルブを更に具備した請求項1に記載の手持ち式感知装
置。
8. The handheld sensing device of claim 1, further comprising a valve mounted on the housing and configured to pass a reference or test sample through the sample chamber.
【請求項9】 基準試料は予め調整されている請求項8に記載の手持ち式感
知装置。
9. The handheld sensing device of claim 8, wherein the reference sample is preconditioned.
【請求項10】 基準試料は複数の基準試料から選ばれる請求項8に記載の
手持ち式感知装置。
10. The handheld sensing device according to claim 8, wherein the reference sample is selected from a plurality of reference samples.
【請求項11】 試料室は、入口ポートと出口ポートを除いて外部環境から
密封されている請求項1に記載の手持ち式感知装置。
11. The handheld sensing device of claim 1, wherein the sample chamber is sealed from the external environment except the inlet port and the outlet port.
【請求項12】 プレコンセントレータを更に具備した請求項1に記載の手
持ち式感知装置。
12. The handheld sensing device of claim 1, further comprising a preconcentrator.
【請求項13】 少なくとも2個のセンサの温度を制御する熱制御回路を更
に具備した請求項1に記載の手持ち式感知装置。
13. The handheld sensing device of claim 1, further comprising a thermal control circuit that controls the temperature of at least two sensors.
【請求項14】 ハウジングに連結されたサンプリング棒を更に具備した請
求項1に記載の手持ち式感知装置。
14. The handheld sensing device of claim 1, further comprising a sampling rod connected to the housing.
【請求項15】 センサモジュールのセンサの少なくとも1個が伝導/非伝
導領域センサ、SAWセンサ、クオーツマイクロバランスセンサ、伝導複合セン
サ、ケミレジスタ、金属酸化物ガスセンサ、有機ガスセンサ、MOSFET、圧
電装置、赤外線センサ、燒結金属酸化物センサ、PdゲートMOSFET、金属
FET構造物、電気化学セル、伝導ポリマセンサ、触媒ガスセンサ、有機半導体
ガスセンサ、固体電解ガスセンサ、および圧電クオーツクリスタルセンサからな
るグループから選ばれた部材である請求項1に記載の手持ち式感知装置。
15. At least one of the sensors of the sensor module is a conductive / non-conductive area sensor, SAW sensor, quartz microbalance sensor, conductive composite sensor, chemiresistor, metal oxide gas sensor, organic gas sensor, MOSFET, piezoelectric device, infrared sensor. A member selected from the group consisting of a sintered metal oxide sensor, a Pd gate MOSFET, a metal FET structure, an electrochemical cell, a conductive polymer sensor, a catalytic gas sensor, an organic semiconductor gas sensor, a solid electrolytic gas sensor, and a piezoelectric quartz crystal sensor. Item 2. The handheld sensing device according to Item 1.
【請求項16】 センサモジュールのセンサの少なくとも1個が伝導/非伝
導領域センサである請求項15に記載の手持ち式感知装置。
16. The handheld sensing device of claim 15, wherein at least one of the sensors of the sensor module is a conductive / non-conductive area sensor.
【請求項17】 センサモジュールのセンサの少なくとも1個がSAWセン
サである請求項15に記載の手持ち式感知装置。
17. The handheld sensing device of claim 15, wherein at least one of the sensors of the sensor module is a SAW sensor.
【請求項18】 センサモジュールが複数のセンサアレイ装置を含み、各セ
ンサアレイ装置がセンサのアレイを含む請求項1に記載の手持ち式感知装置。
18. The handheld sensing device of claim 1, wherein the sensor module includes a plurality of sensor array devices, each sensor array device including an array of sensors.
【請求項19】 ハウジングと、 ハウジングに取り付けられ、試験試料への応答を出す少なくとも2個のセンサ
を含むセンサモジュールと、 ハウジングとセンサモジュールの一方または両方で画定された試料室であって
、試料室に入口ポートと出口ポートが組み込まれており、試料室内またはこれに
隣接して前記少なくとも2個のセンサが配置される試料室と、 ハウジングに取り付けられ、前記少なくとも2個のセンサからの応答を分析す
るよう構成された分析器であって、分析器は前記少なくとも2個のセンサからの
応答に基づき試験試料内のアナライトを同定、分類または定量化する分析器と、
を具備した手持ち式感知装置の、試験試料中のアナライトを検出するための使用
19. A sample chamber defined by a housing, a sensor module mounted to the housing and including at least two sensors responsive to a test sample, and a sample chamber defined by one or both of the housing and the sensor module. A chamber having an inlet port and an outlet port incorporated therein and a sample chamber in which the at least two sensors are disposed adjacent to or in the sample chamber, and a response which is mounted on the housing and which is transmitted from the at least two sensors. An analyzer configured to analyze, the analyzer identifying, classifying or quantifying an analyte in a test sample based on responses from said at least two sensors;
Use of a hand-held sensing device equipped with an instrument for detecting an analyte in a test sample.
【請求項20】 ソケットを含むハウジングと、 ハウジングのソケットに取り外し可能に取り付けられたセンサモジュールであ
って、センサモジュールは試験試料への応答を提供する少なくとも1個のセンサ
を含むセンサモジュールと、 センサモジュール内に画定された試料室であって、試料室は入口および出口ポ
ートが組み込まれており、少なくとも1個のセンサが試料室内またはこれに隣接
して配置される試料室と、 ハウジングに取り付けられ、少なくとも1個のセンサからの応答を分析するよ
う構成された分析器であって、分析器は少なくとも1個のセンサからの応答に基
づき試験試料内のアナライトを同定または定量化する分析器と、 を更に具備した手持ち式感知装置。
20. A housing including a socket, a sensor module removably attached to the socket of the housing, the sensor module including at least one sensor for providing a response to a test sample; A sample chamber defined within the module, the sample chamber incorporating an inlet and an outlet port, wherein the at least one sensor is located in or adjacent to the sample chamber and mounted in the housing. An analyzer configured to analyze a response from at least one sensor, the analyzer identifying or quantifying an analyte in a test sample based on the response from the at least one sensor; A handheld sensing device further comprising:
【請求項21】 1個以上の追加のセンサモジュールを更に具備し、各セン
サモジュールがそれぞれソケットに取り外し可能に取り付けられ、少なくとも1
個のセンサが組み込まれるよう構成され、各センサモジュールが異なる試料のセ
ットにそれぞれ1組の応答を提供するよう構成される請求項20に記載の手持ち
式感知装置。
21. Further comprising at least one additional sensor module, each sensor module being removably attached to a respective socket, at least one
21. The handheld sensing device of claim 20, configured to incorporate a number of sensors, each sensor module configured to provide a respective set of responses to a different set of samples.
【請求項22】 取り外し可能に取り付けられたセンサモジュールがそれぞ
れセンサモジュールを識別するための識別子を含み、分析器はソケットに受けら
れたセンサモジュールに含まれる識別子を決定するよう構成される請求項21に
記載の手持ち式感知装置。
22. The removably attached sensor modules each include an identifier for identifying the sensor module, and the analyzer is configured to determine the identifier included in the sensor module received in the socket. Handheld sensing device according to.
【請求項23】 ソケットを画定するハウジング内に配置された感知装置と
共に用いるよう構成されたセンサモジュールであって、センサモジュールは、 感知装置のソケットに受けられるサイズおよび構成のケーシングと、 試料室と、 センサモジュールがソケットに受けられたとき、感知装置の第1のポート接続
部と解放可能に係合可能に構成された入口ポートであって、入口ポートは感知装
置から試験試料を受けて試験試料を試料室に向ける入口ポートと、 試料室から試験試料を放出するよう構成された出口ポートと、 試料室内またはこれに隣接して配置され、試料室内にある試験試料中の1個以
上のアナライトに曝されたときに応答を発するよう構成された少なくとも1個の
センサと、 センサモジュールがソケットに受けられたとき、感知装置の接合相手の電気コ
ネクタと解放可能に係合可能なように構成された電気コネクタであって、電気コ
ネクタは前記少なくとも1個のセンサからの信号を感知装置に送信する電気コネ
クタと、 を具備したセンサモジュール。
23. A sensor module configured for use with a sensing device disposed within a housing defining a socket, the sensor module comprising: a casing sized and configured to be received by the socket of the sensing device; and a sample chamber. An inlet port configured to releasably engage the first port connection of the sensing device when the sensor module is received in the socket, the inlet port receiving a test sample from the sensing device To the sample chamber, an outlet port configured to release the test sample from the sample chamber, and one or more analytes in the test sample located in or adjacent to the sample chamber At least one sensor configured to emit a response when exposed to a An electrical connector configured to releasably engage a mating electrical connector of the sensing device, the electrical connector transmitting a signal from the at least one sensor to the sensing device; The equipped sensor module.
【請求項24】 出口ポートは、センサモジュールが感知装置のソケットに
受けられたとき、感知装置の第2のポート接続部と解放可能に係合可能なように
構成され、出口ポートは試料室から試験試料を感知装置に放出する請求項23に
記載のセンサモジュール。
24. The outlet port is configured to releasably engage the second port connection of the sensing device when the sensor module is received in the socket of the sensing device, the outlet port from the sample chamber. 24. The sensor module of claim 23, which emits a test sample to a sensing device.
【請求項25】 ケーシングに、入口ポート、出口ポート、および電気コネ
クタを支持する後部壁が組み込まれている請求項24に記載のセンサモジュール
25. The sensor module according to claim 24, wherein the casing incorporates a rear wall supporting an inlet port, an outlet port, and an electrical connector.
【請求項26】 複数のセンサを取り付ける基板を更に具備した請求項23
に記載のセンサモジュール。
26. The substrate according to claim 23, further comprising a substrate for mounting the plurality of sensors.
The sensor module described in 1.
【請求項27】 前記少なくとも1個のセンサを試料室内に均一に配置する
請求項23に記載のセンサモジュール。
27. The sensor module according to claim 23, wherein the at least one sensor is uniformly arranged in the sample chamber.
【請求項28】 前記少なくとも1個のセンサのそれぞれが、試験試料中の
1個以上の指定のアナライトに曝されたとき、独自の方法で変化する抵抗を有す
る化学的感知レジスタによって具現化され、 感知装置は、少なくとも1個のセンサの1組の抵抗を検出し、検出した1組の
抵抗に基づいて試験試料を同定する分析器を含む 請求項23に記載のセンサモジュール。
28. Each of said at least one sensor is embodied by a chemical sensing resistor having a resistance that varies in a unique manner when exposed to one or more specified analytes in a test sample. 24. The sensor module of claim 23, wherein the sensing device includes an analyzer that detects a set of resistances of the at least one sensor and identifies a test sample based on the detected set of resistances.
【請求項29】 ソケットを画定するハウジング内に配置された感知装置と
共に用いるよう構成されたセンサモジュールであって、センサモジュールは、 感知装置のソケットに受けられるサイズおよび構成のケーシングと、 試料室と、 センサモジュールがソケットに受けられたとき、感知装置の第1のポート接続
部と解放可能に係合可能に構成された入口ポートであって、入口ポートは感知装
置から試験試料を受けて試験試料を試料室に向ける入口ポートと、 試料室から試験試料を放出するよう構成された出口ポートと、 試料室内またはこれに隣接して配置され、試料室内にある試験試料中の1個以
上のアナライトに曝されたときに応答を発するよう構成された少なくとも1個の
センサと、 センサモジュールがソケットに受けられたとき、感知装置の接合相手の電気コ
ネクタと解放可能に係合可能なように構成された電気コネクタであって、電気コ
ネクタは前記少なくとも1個のセンサからの信号を感知装置に送信する電気コネ
クタと、 を具備したセンサモジュールの使用。
29. A sensor module configured for use with a sensing device disposed within a housing defining a socket, the sensor module comprising a casing sized and configured to be received in the socket of the sensing device; and a sample chamber. An inlet port configured to releasably engage the first port connection of the sensing device when the sensor module is received in the socket, the inlet port receiving a test sample from the sensing device To the sample chamber, an outlet port configured to release the test sample from the sample chamber, and one or more analytes in the test sample located in or adjacent to the sample chamber At least one sensor configured to emit a response when exposed to a An electrical connector configured to releasably engage a mating electrical connector of the sensing device, the electrical connector transmitting a signal from the at least one sensor to the sensing device; Use of the equipped sensor module.
【請求項30】 試料室内の1個以上のアナライトの濃度を測定するための
手持ち式感知装置において、 少なくとも2個の化学的感知レジスタであって、各化学的感知レジスタは試料
室内の1個以上のアナライトの濃度に応じて変化する抵抗を有する化学的感知レ
ジスタと、 少なくとも2個の化学的感知レジスタに連結された調整回路であって、調整回
路は少なくとも2個の化学的感知レジスタのそれぞれの抵抗を示すアナログ信号
を生成する調整回路と、 調整回路に連結されたアナログ・デジタル・コンバータ(ADC)であって、
ADCはアナログ信号に対応してデジタル信号を発するADCと、 ADCに連結された分析器であって、分析器はデジタル信号に対応して試料室
内の1個以上のアナライトの同一性または濃度を決定する分析器と、 を具備した手持ち式感知装置。
30. A handheld sensing device for measuring the concentration of one or more analytes in a sample chamber, wherein at least two chemical sensing resistors, each chemical sensing resistor being one in the sample chamber. A chemical sensing resistor having a resistance that changes according to the concentration of the analyte, and a regulation circuit connected to the at least two chemical sensing resistors, the regulation circuit comprising at least two chemical sensing resistors. An adjusting circuit for generating an analog signal indicating each resistance, and an analog-digital converter (ADC) connected to the adjusting circuit,
The ADC is an ADC that emits a digital signal in response to an analog signal, and an analyzer connected to the ADC. A hand-held sensing device comprising an analyzer for determining.
【請求項31】 調整回路は1組の電圧ディバイダネットワークを含み、少
なくとも2個の化学的感知レジスタのそれぞれに対し1個のネットワークが設け
られ、各ネットワークがアナログ電圧を提供する請求項30に記載の手持ち式感
知装置。
31. The regulation circuit of claim 30, wherein the regulation circuit comprises a set of voltage divider networks, one network for each of the at least two chemically sensitive resistors, each network providing an analog voltage. Handheld sensing device.
【請求項32】 1組の電圧ディバイダネットワークに連結された少なくと
も1個のマルチプレクサであって、マルチプレクサは1組の電圧ディバイダネッ
トワークからのアナログ電圧をADCに連結するマルチプレクサを更に具備した
請求項30に記載の手持ち式感知装置。
32. The at least one multiplexer coupled to a set of voltage divider networks, the multiplexer further comprising a multiplexer coupling an analog voltage from the set of voltage divider networks to an ADC. Handheld sensing device as described.
【請求項33】 少なくとも1個のアンプであって、各アンプは1個のマル
チプレクサとADCとの間に連結されるアンプを更に具備した請求項32に記載
の手持ち式感知装置。
33. The handheld sensing device of claim 32, wherein there is at least one amplifier, each amplifier further comprising an amplifier coupled between the one multiplexer and the ADC.
【請求項34】 手持ち式蒸気感知装置において、 手持ち式ハウジングと、 ハウジングに取り付けられ、蒸気センサのプラグインアレイが組み込まれたセ
ンサモジュールであって、各蒸気センサはそれぞれ異なる電気応答を1個以上の
異なる蒸気に与えるセンサモジュールと、 を具備し、 ハウジングとセンサモジュールの一方または両方が、センサモジュールの蒸気
センサのアレイが曝される試料室を画定し、試料室は蒸気入口と蒸気出口が組み
込まれており、手持ち式蒸気感知装置が更に、 ハウジングに取り付けられ、蒸気試料を試料室を通って蒸気入口から蒸気出口
へ向かわせるよう構成されたポンプと、 ハウジングに取り付けられ、センサモジュールの蒸気センサのアレイの電気応
答をモニタするよう構成され、更に、対応する複数のセンサ信号を発生するよう
構成されたモニタ装置と、 ハウジングに取り付けられ、複数のセンサ信号を分析してポンプにより試料室
を通った蒸気試料を同定するよう構成された分析器と、 を具備した手持ち式蒸気感知装置。
34. A handheld vapor sensing device comprising a handheld housing and a sensor module mounted in the housing and incorporating a plug-in array of vapor sensors, wherein each vapor sensor has one or more different electrical responses. A sensor module that provides different vapors of the sensor module, and one or both of the housing and the sensor module define a sample chamber to which the array of vapor sensor of the sensor module is exposed, the sample chamber including a vapor inlet and a vapor outlet. A hand-held vapor sensing device is further mounted in the housing and configured to direct the vapor sample through the sample chamber from the vapor inlet to the vapor outlet, and the vapor sensor of the sensor module mounted in the housing. Configured to monitor the electrical response of the array of A monitoring device configured to generate a sensor signal for the sensor, and an analyzer mounted on the housing and configured to analyze the plurality of sensor signals to identify a vapor sample that has passed through the sample chamber by a pump. Handheld vapor sensing device.
【請求項35】 ソケットを画定する手持ち式ハウジングを含む種類の手持
ち式蒸気感知装置と共に使用されるよう構成されたプラグインセンサモジュール
において、プラグインセンサモジュールは、 手持ち式蒸気感知装置のソケットに受けられるサイズおよび構成のケーシング
と、 試料室と、 プラグインセンサモジュールが手持ち式蒸気感知装置のソケットに受けられた
とき、手持ち式蒸気感知装置の第1の蒸気接続部と解放可能に係合可能に構成さ
れ、蒸気感知装置から蒸気試料を受けて蒸気試料を試料室に向ける蒸気入口と、 蒸気室から蒸気試料を放出するよう構成された蒸気出口と、 試料室内またはこれに隣接して配置され、試料室内にある1個以上の蒸気に応
じて異なる電気信号を発するよう構成された複数の蒸気センサと、 プラグインセンサモジュールがソケットに受けられたとき、手持ち式蒸気感知
装置の接合相手の電気コネクタと解放可能に係合可能なように構成され、複数の
センサからの信号を蒸気感知装置に送信する電気コネクタと、 を具備したプラグインセンサモジュール。
35. In a plug-in sensor module configured for use with a hand-held vapor sensing device of the type including a hand-held housing defining a socket, the plug-in sensor module being received in the socket of the hand-held vapor sensing device. A size and configuration of the casing, the sample chamber, and the plug-in sensor module releasably engageable with the first vapor connection of the handheld vapor sensing device when received in the socket of the handheld vapor sensing device. A vapor inlet configured to receive the vapor sample from the vapor sensing device and direct the vapor sample to the sample chamber; a vapor outlet configured to discharge the vapor sample from the vapor chamber; and disposed in or adjacent to the sample chamber, A plurality of vapor sensors configured to generate different electrical signals in response to one or more vapors in the sample chamber; An electrical connector configured to releasably engage a mating electrical connector of a handheld vapor sensing device when the lug-in sensor module is received in the socket and which transmits signals from the plurality of sensors to the vapor sensing device. And a plug-in sensor module including.
【請求項36】 試料スペース内の1個以上の所定の蒸気の濃度を測定する
ための蒸気感知装置において、 試料スペース内の1個以上の蒸気の濃度に応じて変化する抵抗を有する化学的
感知レジスタと、 基準電圧ソースと地面との間で化学的感知レジスタと直列に接続された基準レ
ジスタであって、基準レジスタと化学的感知レジスタとの間のノードにアナログ
出力信号が確立されるようにする基準レジスタと、 アナログ出力信号と基準電圧ソースの電圧レベルの両方に応答して化学的感知
レジスタの抵抗を示すデジタル出力信号を発生するアナログ・デジタル・コンバ
ータと、 デジタル出力信号に応答して試料スペース内の1個以上の所定の蒸気の濃度を
決定する分析器と、 を具備した蒸気感知装置。
36. A vapor sensing device for measuring the concentration of one or more predetermined vapors in a sample space, the chemical sensing having a resistance that varies depending on the concentration of the one or more vapors in the sample space. A resistor and a reference resistor connected in series with the chemical sensing resistor between the reference voltage source and ground such that an analog output signal is established at the node between the reference resistor and the chemical sensing resistor. To generate a digital output signal indicative of the resistance of the chemical sensing resistor in response to both the analog output signal and the voltage level of the reference voltage source, and the sample in response to the digital output signal. A vapor sensing device comprising: an analyzer for determining the concentration of one or more predetermined vapors in a space.
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